结合10千伏农村配电网络的实际,着重阐述无功补偿在农村
配电网络中的节能降损作用,提出了无功补偿的方法及要点
张掖市甘州区农村配电网情况
甘州区农村配电网,主要承担由10千伏及以下配电网向18个乡镇及石岗墩农业开发区、国营张掖农场、巴吉滩工业园区、兔儿坝滩工业园区各类用电客户供电任务,现拥有用电客户14.89万户,10千伏馈路76条,年供电量4.94亿千瓦时。用电类别包括工业、农业、办公、小商业、住宅等,用电负荷密度严重不均匀,具有一定规模的用电客户由专用配变供电(所占比例较小),公用配变供电所占比例很大,在各类用电中,住宅用电占多数。近几年来,由于经济的发展,尤其是实施了农网改造后,用电量增长幅度较大,每年15%以上的速度增长。
众所周知,电力网络在运行时,电源供给的无功功率是电能转换为其他形式能的前提,它为电能的输送、转换创造了条件。但是,长距离输送无功电力,又会造成有功功率的损耗和电压质量的降低,这不仅影响电力网的安全经济运行,而且也影响产品的质量。因此,如何减少无功电力的长距离输送,已成为电力部门和用电企业必不可少的研究课题。
无功补偿的设想
近几年来,通过农网改造不断进行,电网的结构逐步趋于合理,线路、配变的整改得到完善,基本能满足运行的需要,电能质量有所改善,供电线损率有所下降,供电的安全可靠性有所提高，但由于用电客户进行无功补偿还普遍不够自觉,配电系统的无功补偿还不足,主要通过10KV线路上采取并联电容器静止补偿,实际功率因数普遍低于0.8,导致了电压质量、供电线损率还不是很理想。从多年来的实践综合分析,无功补偿仍确实是降低供电线损、提高电压质量的有效措施。为此,我们根据用电设备消耗无功的多少,在负荷较集中、无功消耗较多的地点增设了无功电源点,使无功的需求量就地得到解决,这样不但减少了无功传输过程中造成的能量损耗和电压降落,而且提高了供用电双方和社会的经济效益,可谓一举两得。不过,虽然无功补偿能给企业和社会带来一定的效益,但补偿过程中还需要考虑很多问题,也就是说怎样进行补偿,才能收到最佳的效益呢?
无功补偿的优化
随着负荷水平的增长,负荷的峰谷差大、分布不均匀,使得系统的调压问题变得越来越困难,电压过高或过低的问题时有出现。因此,如何合理地调整电压,提高电网的电压质量和安全运行水平,是摆在我们面前的一项重要任务。
无功优化,可以改善电压质量,降低线路损耗,使电网能安全、稳定、经济地运行,对保证工农业安全生产、提高产品质量和改善人民生活都具有重大的影响。无功优化的目的就是在保证电压质量的条件下,无功补偿设备的布局和配置容量最合理,无功运行的损耗最小。
无功补偿的方式
在甘州区农网系统中,为了达到最佳的降损效果,按照分层分区、就地平衡的原则,采取由低压到高压、高低压相结合、以低压补偿为主的方法进行分散性补偿。
配电线路补偿。通过配电线路上无功功率的补偿与自动装置配套,避免产生过补偿和欠补偿现象,在选择最佳容量和最佳补偿点后会起到一定的补偿作用。根据10千伏专用配变供电用户自身无功补偿和线路本身的需要补偿的具体情况,进行综合分析考虑补偿。
如在我局辖区内的一条10KV配电线路，其配电线路2/3处装设100KVAR的10KV的电容器一台，装置运行后，发现仍然出现功率因数较低、损耗较大的问题，后来经过技术改造，在其1/4和3/4处分别安装20KVAR、50KVAR 的电容器一台，补偿效果明显。
对于负荷峰谷差大的客户和公用变压器，可以配置无功自动补偿装置，使投入的电容量根据负荷的大小自动采样和投入相应的容量，以达到最佳补偿的目的。
低压补偿。近年来,在农网的建设和管理上对改善电压质量作了一定的工作,解决了部分地区电压合格率低的问题。但由于历史客观条件的影响和在主观上重视程度不够等原因,仍普遍存在电压质量不合格问题。其主要原因是电网结构不尽合理,导线截面细,迂回线路长,供电半径较大,配变设备陈旧老化,更新速度慢,低压无功补偿滞后等,加之这些资产部分系集体资产,而绝大多数农村经济又薄弱,自有积累少或没有积累,致使对农村电网改造无力投入资金。基于以上种种原因和现状,改造农村低压电网,提高用户电压质量势在必行。
低压无功补偿是指在配电变压器低压400(380)伏网络中安装补偿装置,就每台变压器供电为一个单位来考虑,在农网系统0.4千伏线路上供电的情况的差别很大,低压无功补偿装置的安装位置要视实际情况而定。对于负荷分布比较均匀、线路长度相对不是很长的,或者负荷分布不均匀、线路长度相对较长、但负荷主要集中在靠变压器周边的,宜以各台配变容量、负荷率和功率因数的情况确定补偿容量,在配变的低压侧安装全自动的无功补偿装置,以补偿低压用电和配变本身所消耗的无功功率;对于负荷分布不均匀、线路较长、且负荷大量集中在线路末端的,在靠边各主要负荷较近处,通过对实际情况的分析后,确定补偿容量在该处安装全自动的无功补偿装置,以补偿线路所消耗的无功功率。
低压无功补偿包括随机补偿、随器补偿、跟踪补偿几种方式。
○随机补偿:随机补偿就是将低压电容器经过熔断器与电动机并接,通过控制,保护装置与电动机同时投切。
○随器补偿:随器补偿是将低压电容器经过熔断器固定接在配电变压器低压侧,以补偿变压器的励磁及漏磁无功损耗。
○跟踪补偿:跟踪补偿是指以无功补偿投、切装置作为控制保护装置,将低压电容器组并接在大用户400伏母线上。这种补偿方式,相当于随器补偿的作用。另选几组低压电容器作为手动或自动投切,随时补偿400伏网络中变动的无功负荷。
配电变压器补偿。在配电变压器(100千伏安及以下)低压侧并联补偿电容器。这样不但节省投资,而且更靠近无功用户,其补偿效益更高。配电变压器的补偿,主要是补偿其本身从系统吸收的无功功率和补偿低压网因功率因数达不到要求所需要的无功功率。补偿容量为:S7系列为其额定容量的8%-11%,S9系列为其额定容量的6%-7%。
无功补偿时应注意的问题
在农村电网中进行无功补偿、提高功率因数和搞好无功平衡,是一项建设性的降损技术措施,我们应根据对现有负荷分布情况进行一定的理论计算,来确定无功补偿设备的合理配置和分布,寻找技术上和经济上的最优方案。
○无功补偿是针对补偿点的无功需求来量体设计的。如果盲目地对某种规格的变压器采用固定的补偿容量和模式,就得不到最好的补偿效果和效益;另一方面也会增加投资成本。如何做好线路无功补偿,根据实际情况来量体裁衣显得尤为重要。在方案制定时要仔细了解供电线路及每个台区变压器的负荷情况,并根据负荷来确定补偿容量及各补偿点所在线路的位置,这样才能最大限度降低配网线路的无功电流,达到良好的补偿效果。根据多年的实践经验,无需在每个台区做补偿装置,通过测量及计算,在一些重要的负荷点安装补偿装置就可以很好地解决线路补偿问题。一般来讲按供电线路变台数的30%-20%安装补偿装置就可以解决整条线路补偿问题。
○在确定补偿容量时,不宜一味强求高功率因数。实践证明,把功率因数从0.9提高到1.0所需的补偿容量与从0.8提高到0.9的补偿容量差不多,但前者的降损幅度却差不多是后者降损幅度的一半。所以,不能强求高补偿度,应与投资效益综合考虑。一般情况下,可确定补偿后的功率因数在0.9～0.95之间就可以了。
○要严防过补偿,向系统倒送无功。因为多余的无功功率会抬高运行电压,威胁到设备的安全运行,同时,会加大网络损耗,降低节能效果,所以必须采取措施防止向系统倒送无功功率。
如我局辖区内的一个低压台区，月供电量3000千瓦时左右，按照规定对5KW以上的低压动力用户装设了2-10千乏不等的低压电容器11组，结果当月线损反而上升到15%以上，经查找原因是，无功过补偿增大了损耗，解除了安装的低压电容器后恢复正常7.3%，因此无功补偿必须结合实际认真分析，避免进入盲目补偿和认为电容器可以降低线损的误区。
无功补偿是日常运行中最常用、最有效的节能降损技术措施。但各地无功补偿通常没有将电网作为整体进行无功优化,而是随即选择补偿点和容量,没有对电网参数进行测量和计算,是无功优化的大忌。通过近几年我公司采取的一些无功优化和补偿的做法,我区农村电网电压质量水平得到了明显的提高,电压合格率达到了98%以上，各级线损有了明显的下降。
论文作者:张建全
论文发表刊物:《电力设备》2017年第24期
论文发表时间:2017/12/25
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