淺談低壓無功補(bǔ)償裝置在配電網(wǎng)中的應(yīng)用

李東 長治供電分公司 046011

淺談低壓無功補(bǔ)償裝置在配電網(wǎng)中的應(yīng)用

李東 長治供電分公司 046011

介紹了10kV及以下配電網(wǎng)無功管理的現(xiàn)狀，分析了無功補(bǔ)償方式的選擇和補(bǔ)償裝置的安裝、運(yùn)行維護(hù)，闡述了低壓無功補(bǔ)償裝置在配電網(wǎng)中的重要地位和產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益。

低壓;無功補(bǔ)償裝置;配電網(wǎng);應(yīng)用

在10kV及以下配電網(wǎng)中，供電線路上“T”接有幾臺或十幾臺容量大小不等的配電變壓器，甚至有的多達(dá)二、三十臺，人們形象地比喻為“線路上掛了很多燈籠”。由于用戶分散，變壓器容量小，其負(fù)荷的時段性和季節(jié)性很強(qiáng)，據(jù)10kV實(shí)時數(shù)據(jù)采集或電能表數(shù)據(jù)顯示，有時甚至?xí)霈F(xiàn)無功大于有功的現(xiàn)象，這樣勢必造成10kV線路出線端功率因數(shù)COSΦ值達(dá)不到有關(guān)規(guī)定，線損也大大增加。因此，如何合理地選擇補(bǔ)償裝置，最大限度地減少網(wǎng)絡(luò)的損耗，使電能質(zhì)量提高，就成為擺在供電企業(yè)面前的一個亟待解決的問題。

1、10kV及以下配電網(wǎng)無功管理現(xiàn)狀

一般地，供電企業(yè)大部分采取變電站內(nèi)無功集中補(bǔ)償，主網(wǎng)功率因數(shù)較高，主網(wǎng)線損較低。而10kV及以下配電網(wǎng)，其無功管理狀況卻不容樂觀。

以某支公司為例，2009年10kV以下電網(wǎng)損失占全局損失的58%。全公司40條10kV線路，月平均功率因數(shù)，0.70以下18條、0.70～0.80有5條，個別線路甚至低于0.60。許多線路電壓損失很大，高峰時線路末端無法用電或電能質(zhì)量極差。功率因數(shù)低，電壓損失大，使網(wǎng)損增大，給企業(yè)造成損失，而且限制了售電量的增長。所以，加強(qiáng)配網(wǎng)無功管理，提高功率因數(shù)，降損節(jié)電勢在必行。

分析無功管理不善的原因，大致有以下幾點(diǎn)：

⑴、我國現(xiàn)行的《功率因數(shù)調(diào)整電費(fèi)辦法》只對100kVA及以上用戶的功率因數(shù)標(biāo)準(zhǔn)作了規(guī)定，并執(zhí)行功率因數(shù)調(diào)整電費(fèi)，而100kVA以下用戶的功率因數(shù)沒有標(biāo)準(zhǔn)，這些用戶大多沒有安裝無功補(bǔ)償設(shè)備，在設(shè)計中亦不考慮無功補(bǔ)償。

⑵、配網(wǎng)用戶初裝時為節(jié)省一次投資，逃避功率因數(shù)獎懲的考核，將單臺大容量變壓器申請為多臺小容量變壓器供電。我們在營業(yè)管理中不注意把關(guān)，使之成為用戶無功管理中的漏洞。

⑶、對用戶無功管理不夠重視，用戶對無功管理不理解，造成應(yīng)安裝無功補(bǔ)償設(shè)備的未安裝或已安裝的未裝無功表而沒有考核。

⑷、10kV線路電容器損壞較多，或因線路的發(fā)展而使位置不合理，疏于管理，起不到減少電壓損失，降低線路損失的作用。

2、無功補(bǔ)償方式的選擇

配電網(wǎng)無功補(bǔ)償?shù)闹饕绞接形宸N：變電站補(bǔ)償、配電線路補(bǔ)償、隨機(jī)補(bǔ)償、隨器補(bǔ)償、跟蹤補(bǔ)償。

變電站補(bǔ)償：針對電網(wǎng)的無功平衡，在變電站進(jìn)行集中補(bǔ)償，補(bǔ)償裝置包括并聯(lián)電容器、同步調(diào)相機(jī)、靜止補(bǔ)償器等，主要目的是平衡電網(wǎng)的無功功率，改善電網(wǎng)的功率因數(shù)，提高系統(tǒng)終端變電所的母線電壓，補(bǔ)償變電站主變壓器和高壓輸電線路的無功損耗。這些補(bǔ)償裝置一般集中接在變電站10kV母線上，因此具有管理容易、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)是這種補(bǔ)償方式對10kV配電網(wǎng)的降損不起作用。

配電線路補(bǔ)償：線路無功補(bǔ)償即通過在線路桿塔上安裝電容器實(shí)現(xiàn)無功補(bǔ)償。線路補(bǔ)償點(diǎn)不宜過多；控制方式應(yīng)從簡，一般不采用分組投切控制；補(bǔ)償容量也不宜過大，避免出現(xiàn)過補(bǔ)償現(xiàn)象；保護(hù)也要從簡，可采用熔斷器和避雷器作為過流和過壓保護(hù)。線路補(bǔ)償方式主要提供線路和公用變壓器需要的無功，該種方式具有投資小、回收快、便于管理和維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，適用于功率因數(shù)低、負(fù)荷重的長線路。缺點(diǎn)是存在適應(yīng)能力差，重載情況下補(bǔ)償不足等問題。

隨機(jī)補(bǔ)償：隨機(jī)補(bǔ)償就是將低壓電容器組與電動機(jī)并接，通過控制、保護(hù)裝置與電動機(jī)同時投切的一種無功補(bǔ)償方式?？h級配電網(wǎng)中有很大一部分的無功功率消耗在電動機(jī)上，因此，搞好電動機(jī)的無功補(bǔ)償，使其無功就地平衡，既能減少配電線路的損耗，同時還可以提高電動機(jī)的出力。

隨器補(bǔ)償：隨器補(bǔ)償是指將低壓電容器通過低壓熔斷器接在配電變壓器二次側(cè)，以補(bǔ)償配電變壓器空載無功的補(bǔ)償方式。隨器補(bǔ)償?shù)膬?yōu)點(diǎn)是接線簡單，維護(hù)管理方便，能有效地補(bǔ)償配電變壓器空載無功，限制農(nóng)網(wǎng)無功基荷，使該部分無功就地平衡，從而提高配電變壓器利用率，降低無功網(wǎng)損，提高用戶的功率因數(shù)，改善用戶的電壓質(zhì)量，具有較高的經(jīng)濟(jì)性，是目前無功補(bǔ)償最有效的手段之一。缺點(diǎn)是由于配電變壓器的數(shù)量多、安裝地點(diǎn)分散，因此補(bǔ)償工作的投資比較大，運(yùn)行維護(hù)工作量大。

跟蹤補(bǔ)償：是指以無功補(bǔ)償投切裝置作為控制保護(hù)裝置，將低壓電容器組補(bǔ)償在用戶配電變壓器低壓側(cè)的補(bǔ)償方式。這種補(bǔ)償方式，部分相當(dāng)于隨器補(bǔ)償?shù)淖饔茫饕m用與100kVA及以上的專用配電變壓器用戶。跟蹤補(bǔ)償?shù)膬?yōu)點(diǎn)是可較好地跟蹤無功負(fù)荷的變化，運(yùn)行方式靈活，補(bǔ)償效果好，但是費(fèi)用高，且自動投切裝置較隨機(jī)或隨器補(bǔ)償?shù)目刂票Ｗo(hù)裝置復(fù)雜，如有任一元件損壞，則可導(dǎo)致電容器不能投切。其主要適于大容量大負(fù)荷的配變。

3、低壓無功補(bǔ)償裝置的安裝和接線

低壓無功補(bǔ)償裝置安裝技術(shù)要點(diǎn)是：第一，必須要保證接入智能控制器的電壓、電流的相位正確，才能確保投退電容器指令正確。因?yàn)樵诎惭b過程中易發(fā)生電流互感器反相、電壓電流錯位的情況，因此，裝置安裝完成，初次投入運(yùn)行時，必須實(shí)測輸入智能控制器的電壓、電流的相序和相位。第二，電流互感器必須監(jiān)測配電變壓器的總電流，即電流互感器必須裝在并聯(lián)電容器之前的總路上，這樣智能控制器才能感知投退電容器后的電流相位變化。第三，保證分補(bǔ)電容器與應(yīng)補(bǔ)的單相負(fù)荷相對應(yīng)，即哪一相功率因數(shù)低則應(yīng)投入對應(yīng)相的分補(bǔ)電容器。

低壓無功補(bǔ)償裝置測量點(diǎn)的接線，主要是補(bǔ)償裝置的電容器組和電流的引入點(diǎn)，特別是電流的引入點(diǎn)，在實(shí)際接線中往往被忽視。電容器組的引入點(diǎn)，指電容器組的總進(jìn)線在被補(bǔ)償系統(tǒng)中的“T”接點(diǎn)；電流的引入點(diǎn)，指補(bǔ)償裝置用的電流互感器在被補(bǔ)償系統(tǒng)中的安裝點(diǎn)。正確的方法是，以負(fù)荷的供電電源為參考點(diǎn)，電流互感器的安裝點(diǎn)必須在電容器組的總進(jìn)線“T”接點(diǎn)電源之間，即電流互感器測量的電流必須包含流過電容器組的電流，否則，在電容器分組投、切狀態(tài)中，無功補(bǔ)償裝置測量顯示的有功、無功功率和COS Φ值都不會變化，造成無功補(bǔ)償裝置投、切效果無法判斷。這個問題不引起重視，必然在安裝過程中造成隱患和返工。

4、低壓無功補(bǔ)償裝置的運(yùn)行維護(hù)

首先，低壓無功補(bǔ)償裝置應(yīng)定期巡視維護(hù)，建議巡視周期為一個月。由于低壓無功補(bǔ)償裝置大都裝于戶外，灰塵較重，巡視時應(yīng)停用裝置，進(jìn)行除塵。

其次，要定期采集數(shù)據(jù)并進(jìn)行運(yùn)行分析，建議執(zhí)行周期為一季度或根據(jù)負(fù)荷變化調(diào)整。低壓無功補(bǔ)償裝置一項(xiàng)很重要的功能就是能保存運(yùn)行數(shù)據(jù)資料，生成各種報表。以下是對幾種主要報表的介紹。

⑴、電容器動作記錄報表。該報表為低壓無功補(bǔ)償裝置最重要的報表，反映了裝置中電容器投切情況，充分體現(xiàn)了無功補(bǔ)償裝置改善無功電壓的效果，從表中可看出電容器投切時間、投切原因、是哪組電容器動作、動作前后對無功及電壓的影響。

⑵、月電壓報表。該表反映了裝置安裝點(diǎn)本月內(nèi)每天相電壓、相電流的最大值和最小值及其發(fā)生的時刻，可通過它了解該配電變壓器基本運(yùn)行狀況，便于配電變壓器運(yùn)行檔位調(diào)整、三相負(fù)荷分配等。

⑶、配電變壓器負(fù)荷日報表。該表反映了每日整點(diǎn)時的三相電壓、電流、有功和無功功率、零序電流及該時段（1h）內(nèi)的有功電量，詳細(xì)反映了該配電變壓器每小時運(yùn)行參數(shù)及負(fù)荷狀況。

⑷、配電變壓器供電量月報表。該表反映了本月每日每小時的電能量，提供了極其詳細(xì)的用電量及變化情況，可與電能表電能量核對，對計量錯誤、竊、漏電情況提供排查的手段。

再次，電氣設(shè)備經(jīng)過長時間運(yùn)行，故障的概率會逐漸提高，對于較頻繁動作的低壓無功補(bǔ)償裝置來說更是如此。裝置中的智能控制器、復(fù)合開關(guān)、補(bǔ)償電容器都可能發(fā)生故障，這些故障通過巡視和報表分析是可以發(fā)現(xiàn)的。出現(xiàn)故障后應(yīng)及時處理，保證裝置良好運(yùn)行。

5、低壓無功補(bǔ)償裝置的效益分析

在配電網(wǎng)的運(yùn)行中，功率因數(shù)越高，則電網(wǎng)中的視在功率用來供給用戶的有功功率越大，線路的無功功率損耗越小，電網(wǎng)的輸電損耗便越小。適當(dāng)利用低壓無功補(bǔ)償裝置提高配電網(wǎng)及用戶的功率因數(shù)，不但可以充分提高供電設(shè)備效率，減少線路損失，改善電壓質(zhì)量，而且可以提高用戶用電設(shè)備的工作效率，并為用戶節(jié)約電能。

例如某條10kV供電線路，有功負(fù)荷為3000kW，線路長4.5 km，導(dǎo)線型號為LGJ-95（電阻率取0.33 Ω/km）。在沒有加裝無功補(bǔ)償裝置時的功率因數(shù)為0.8?？梢杂嬎愠觯壕€路電流為216.5A，線路電阻消耗功率為185kW，線損率為5.83%，線路壓降為0.495kV，即母線出線電壓需為10.495kV才能保證負(fù)荷端電壓為10KV。

在加裝無功補(bǔ)償裝置設(shè)備將功率因數(shù)提高到0.95后，可以計算出：線路電流為182.3A，線路電阻消耗功率131kW，線損率為4.20%，線路壓降為0.417kV。

由此典型10kV線路可以看出，負(fù)荷功率因數(shù)由0.8提高至0.95，其線損率可降低1.63%。對于一個年售電量10億kW?h的縣級供電企業(yè)而言，1.6%的線損率，按均價0.5元/（kW·h）計算，就是800萬元的經(jīng)濟(jì)效益。因此，低壓無功補(bǔ)償裝置的經(jīng)濟(jì)效益是顯而易見的。

10.3969/j.issn.1001-8972.2010.17.006