農(nóng)村低壓電網(wǎng)無功補(bǔ)償探討

鄭建紅,李杰峰,史磊

摘要 本文結(jié)合農(nóng)村低壓電網(wǎng)的實(shí)際，分析了農(nóng)村電網(wǎng)無功補(bǔ)償?shù)默F(xiàn)狀，著重闡述了低壓無功補(bǔ)償?shù)姆椒?，并對無功補(bǔ)償后的作用進(jìn)行了分析，為農(nóng)村電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)人員安裝無功補(bǔ)償提供了有力的依據(jù)。

關(guān)鍵詞 農(nóng)村電網(wǎng)；無功補(bǔ)償；效益分析

中圖分類號TM7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼A 文章編號 1674-6708（2011）43-0074-02

隨著農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，農(nóng)村用電負(fù)荷也在快速增加，無功需求也在不斷增大。農(nóng)網(wǎng)的用戶多為低壓用戶，而低壓電網(wǎng)處于電網(wǎng)的最末端，因此對低壓電網(wǎng)進(jìn)行合理地?zé)o功補(bǔ)償，不但可以保證電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，減輕上一級電網(wǎng)補(bǔ)償?shù)膲毫Γ鉀Q無功不足的現(xiàn)象，而且也可以提高電壓質(zhì)量，降低電能損失，提高供電可靠性，減少用戶電費(fèi)，因此，低壓電網(wǎng)的無功補(bǔ)償對農(nóng)村電網(wǎng)有著重要的意義。

1 農(nóng)村低壓電網(wǎng)無功補(bǔ)償?shù)谋匾?/p>

電網(wǎng)中，對于容量100kVA以上的客戶，對客戶執(zhí)行功率因數(shù)調(diào)整電費(fèi)。因此，客戶為了達(dá)到所要求的功率因數(shù)值，大多數(shù)都安裝了無功補(bǔ)償裝置。但是，在農(nóng)村低壓電網(wǎng)中，用電負(fù)荷容量較少，且用電季節(jié)性較強(qiáng)，電力負(fù)荷分散，供電距離長，峰谷懸殊，因此，大多數(shù)為綜合配電變壓器，并且大量配電變壓器是按照季節(jié)不同，用電量不同進(jìn)行配置，一般沒有安裝無功補(bǔ)償裝置，這些變壓器長時(shí)間處于低負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，消耗了大量無功。據(jù)大量調(diào)查統(tǒng)計(jì)，農(nóng)村低壓電網(wǎng)總的無功損耗中，配電變壓器和用戶的無功損耗約占84.8%。近幾年來，隨著損耗指標(biāo)的不斷提高，電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行成為了當(dāng)前的一項(xiàng)重要的任務(wù)。

2 農(nóng)村低壓配電網(wǎng)無功補(bǔ)償?shù)姆椒?/p>

無功功率不宜長距離輸送，無功補(bǔ)償方式理論上而言，最好的方式是就地補(bǔ)償，整個(gè)系統(tǒng)沒有無功電流流動(dòng)。選擇合理的無功補(bǔ)償方式能夠有效地維持整個(gè)系統(tǒng)的電壓水平，提高供電電壓質(zhì)量，通過分析比較農(nóng)村低壓電網(wǎng)的特點(diǎn)，可以采用如下幾種補(bǔ)償方式：

1）10kV以下線路上集中補(bǔ)償

這種補(bǔ)償采用線路補(bǔ)償，即將戶外并聯(lián)電容器安裝在架空線路上，以提高電網(wǎng)的功率因數(shù)，達(dá)到降損升壓的目的。一條配電線路上盡量采用單點(diǎn)補(bǔ)償，不宜采用多點(diǎn)補(bǔ)償，以降低安裝和維護(hù)費(fèi)用；控制方式不設(shè)置分組投切，以免增加成本；補(bǔ)償容量不能過大，否則，由于用電峰谷懸殊，將會導(dǎo)致配電線路在輕載時(shí)過電壓和過補(bǔ)償現(xiàn)象；保護(hù)裝置和接線也要簡單，每相只配置一臺電容器裝置，以降低整套補(bǔ)償設(shè)備的故障率，同時(shí)要防止電容器安裝后產(chǎn)生諧振現(xiàn)象。

2）0.4kV母線的跟蹤補(bǔ)償

這種補(bǔ)償方式是將補(bǔ)償電容器組連接在配變或用戶配電所的0．4kV母線上，通過跟蹤負(fù)荷變化進(jìn)行補(bǔ)償。采用無功補(bǔ)償自動(dòng)投切裝置，可以較好地地跟蹤用戶無功負(fù)荷變化，且運(yùn)行方式比較靈活，運(yùn)行維護(hù)工作量較小。

3）電動(dòng)機(jī)隨機(jī)補(bǔ)償

隨機(jī)補(bǔ)償是將低壓電容器組與電動(dòng)機(jī)進(jìn)行并接，通過控制、保護(hù)裝置與電動(dòng)機(jī)同時(shí)投切。這種補(bǔ)償方法不需頻繁的調(diào)整補(bǔ)償容量，而且投資少、運(yùn)行方式靈活、配置方便、安裝維護(hù)比較容易。

4）隨器補(bǔ)償

隨器補(bǔ)償，是指低壓電容器通過低壓熔斷器接在配電變壓器的二次側(cè)，以補(bǔ)償變壓器空載無功的一種補(bǔ)償方式。隨器補(bǔ)償方式能有效地補(bǔ)償配電變壓器的空載無功，實(shí)現(xiàn)就地平衡，這也是目前補(bǔ)償配變無功最經(jīng)濟(jì)有效的手段。

3 無功補(bǔ)償方式在農(nóng)村低壓電網(wǎng)中的作用分析

采用無功補(bǔ)償裝置，合理選用無功補(bǔ)償設(shè)備，在農(nóng)村低壓電網(wǎng)中可以發(fā)揮重要作用。

1）提高功率因數(shù)，降低線損

農(nóng)村電網(wǎng)在運(yùn)行中，由于運(yùn)行著大量非線性負(fù)載，這些負(fù)載不僅要消耗有功功率，還要消耗一定的無功功率。負(fù)荷電流在通過線路或變壓器時(shí)，會產(chǎn)生一定的功率與電能損耗。

其中：P為有功功率（kW），U為額定電壓（kV），R為線路總電阻（Ω）。

提高負(fù)荷的功率因數(shù)與線損降低率關(guān)系可以用下列簡單關(guān)系式表示。

其中，為補(bǔ)償前的功率因數(shù)，為補(bǔ)償后的功率因數(shù)。

由此可算出當(dāng)負(fù)荷的功率因數(shù)由0.7提高到0.85時(shí)線損可降低32％。所以，在受電端采用無功補(bǔ)償方式，就可以減少負(fù)荷的無功功率損耗、提高功率因數(shù)和降低線路損耗。

2）改善電能質(zhì)量

電網(wǎng)中無功補(bǔ)償設(shè)備的合理配置．與電網(wǎng)的供電電壓質(zhì)量關(guān)系十分密切 臺理安裝補(bǔ)償設(shè)備可以改善電壓質(zhì)量。

負(fù)荷電壓損失U簡化計(jì)算如下

其中：U為線路額定電壓（kV），P 為輸送的有功功率（kW），Q為輸送的無功功率（kVar），R為線路電阻（Ω），X為線路電抗（Ω）。

由上式可知當(dāng)電力網(wǎng)輸送的有功功章一定時(shí)輸送的無功功率愈大網(wǎng)絡(luò)的電壓損失愈大到用戶的端電壓就愈低．

安裝補(bǔ)償設(shè)備容量QC后．線路電壓降為△U，計(jì)算如下．

很明顯，，即安裝補(bǔ)償電容后電壓損失減小了，由上式可得出接入無功補(bǔ)償容量Qc 后，電壓升高計(jì)算如下：

由于越靠近線路末端線路的電抗X越大 因此從上式可以看出．越靠近線路末端裝設(shè)無功補(bǔ)償裝置效果越好。

3）增加農(nóng)網(wǎng)的有功傳輸能力，提高電源設(shè)備利用率

在設(shè)備容量不變的條件下，提高功率因數(shù)，可以少送無功功率，多送有功功率，多送的有功功率△P計(jì)算如下：

如需要的有功不變, 則由于需要的無功減少，因此所需要的配變?nèi)萘恳矐?yīng)相應(yīng)地減少，△s計(jì)算如下：

安裝無功補(bǔ)償設(shè)備，可使發(fā)電機(jī)多發(fā)有功功率。系統(tǒng)采用無功補(bǔ)償后，使無功負(fù)荷降低，發(fā)電機(jī)就可以少發(fā)無功，多發(fā)有功。

另外，還可以通過提高配電線路的供電能力、改善設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，延長設(shè)備的使用壽命、減小農(nóng)網(wǎng)電源設(shè)備容量，節(jié)省設(shè)備投資、減少農(nóng)村用戶電費(fèi)支出等方式，提高有功功率，減少無功功率輸送，降低費(fèi)用。

4結(jié)論

農(nóng)村低壓電網(wǎng)中采用無功補(bǔ)償技術(shù)，從根本上提高了電網(wǎng)的運(yùn)行電壓，同時(shí)還有利于降低電網(wǎng)的有功損耗，提高電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行能力，希望在當(dāng)前農(nóng)村電網(wǎng)改造建設(shè)中積極采用。為廣大農(nóng)村用戶節(jié)省了電費(fèi)開支，提高了農(nóng)網(wǎng)安全、可靠和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平，將擴(kuò)大農(nóng)村電力消費(fèi)市場，促進(jìn)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]靳龍章，丁毓山.電網(wǎng)無功補(bǔ)償實(shí)用技術(shù)[M].北京：中國水利水電出版社，1999．

[2]陳立新.電力系統(tǒng)無功功率補(bǔ)償?shù)奶接慬J].電力學(xué)報(bào)，2005，2O(4)：385-386．

[3]黃其勵(lì).電力工程師手冊(電氣卷)[M].北京：中國電力出版社，2000．

[4]臧天權(quán).三種無功補(bǔ)償方式在農(nóng)網(wǎng)中的運(yùn)用．農(nóng)村電氣化，2002(5)．

[5]蘇輝.淺談農(nóng)村電網(wǎng)的無功補(bǔ)償[J].蘭州工業(yè)高等?？茖W(xué)校學(xué)報(bào)，2006，3(9)：48-50.

注：“本文中所涉及到的圖表、公式、注解等請以PDF格式閱讀”