6 kV配電線路無功補(bǔ)償技術(shù)的研究

張雷

摘 要 針對某油田配電線路運(yùn)行狀況進(jìn)行研究，將無功功率對配電線路的影響作用闡述清晰，配合無功補(bǔ)償原理制定配電線路無功容量安裝方案。特定實踐經(jīng)驗表明，無功補(bǔ)償裝置在配電線路桿上實現(xiàn)安裝能夠滿足小規(guī)模投資、高補(bǔ)償效率和方便維護(hù)要求，對一些功率因數(shù)不高且負(fù)荷較重的遠(yuǎn)距離配電線路比較適用，因此后期推廣價值極為廣闊。

關(guān)鍵詞 配電線路；無功功率；因數(shù)；無功補(bǔ)償；實施細(xì)則

中圖分類號：TM714 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）10-0075-01

我國電網(wǎng)結(jié)構(gòu)中的6 kV配電線路大部分屬于樹狀結(jié)構(gòu)形式，整體供電半徑長，分支元素眾多，其連接的小容量配電變壓器和異步電動機(jī)分布面積廣闊并且感性負(fù)荷效應(yīng)強(qiáng)烈，在運(yùn)行環(huán)節(jié)中需要向此類設(shè)備提供無功功率。這樣，大量無功電流在配電線路中流過就會滋生不必要的電壓損失和功率消耗隱患。

1 6 kV配電線路滋生功率損耗問題的原因研究

配電線路的功率損耗是電流值平方處理再與線路電阻相乘得到的數(shù)據(jù)結(jié)果。三相電路結(jié)構(gòu)中，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和輸送有功功率保持既定狀態(tài)時，總功率損耗就直接由負(fù)荷功率因數(shù)決定，經(jīng)過實驗研究證明，功率因數(shù)上升0.1單位時，線路功率對應(yīng)損耗作用可以減少19.7%。按照這種思路分析，在受電端實施無功補(bǔ)償技術(shù)之后，功率因數(shù)提高反應(yīng)能夠?qū)崿F(xiàn)輸電系統(tǒng)電能損失減少要求，進(jìn)而抑制電壓波動作用，同時增強(qiáng)系統(tǒng)穩(wěn)定性效用，提高用戶端部電壓穩(wěn)定性。

1.1 無功補(bǔ)償原理論述

6 kV配電線路中的配電電壓與異步電動機(jī)同屬于感性負(fù)荷，所謂無功補(bǔ)償就是將電容器實現(xiàn)并聯(lián)處理，能量在感性負(fù)荷和容性負(fù)荷之間進(jìn)行交換而不發(fā)生消耗作用，就是說感性負(fù)荷所需的無功功率完全可以借由容性負(fù)荷輸出的無功功率實現(xiàn)補(bǔ)償處理。其原理內(nèi)容表現(xiàn)為：電感線圈在交流電路中主要負(fù)責(zé)磁場無功能量的建立職責(zé)，其獲取渠道主要利用線圈與電容之間的往返震蕩獲得，如果借用某種措施令無功功率達(dá)到就地平衡效果，就能夠有效避免無功電量在電源與負(fù)荷之間長距離交換而產(chǎn)生的能耗作用，電源在不同負(fù)荷電能提供上就更加輕松，進(jìn)而保證電源的利用效率。

電力系統(tǒng)無功平衡要求內(nèi)部電源能夠發(fā)出的無功功率要滿足不低于實際負(fù)荷所需的無功功率要求。對于油田企業(yè)來說，大量動力設(shè)備的運(yùn)行決定電網(wǎng)需要開展大量的無功效能提供工作，這是導(dǎo)致油田配電線路功率因數(shù)不高、電能損耗過大的必要原因。面對這一具體情況，為了提高配電線路的功率因數(shù)，合理減緩電網(wǎng)損耗效應(yīng)，有關(guān)電力保護(hù)部門開始實施以變電所為中心，分區(qū)逐步對配電線路進(jìn)行分散無功補(bǔ)償?shù)墓?jié)能策略。

1.2 電容器組安裝位置確認(rèn)

6 kV配電線路連接的變壓器分布區(qū)域廣泛，但變壓器的容量基本維持在100 kva范圍以下，其負(fù)荷延展存在一定的規(guī)律，這樣能夠輔助不同電容器組容量優(yōu)化配置和安裝地點(diǎn)確認(rèn)工作。在環(huán)形供電網(wǎng)絡(luò)中實現(xiàn)結(jié)構(gòu)安裝時，由于線路整體配備兩個以上的聯(lián)絡(luò)開關(guān)線路，正常情況下只需選取一個經(jīng)濟(jì)功率斷開點(diǎn)實施運(yùn)行，所以電容器被直觀地安裝在配電線路主干線負(fù)荷密集位置上，或者在負(fù)荷密集區(qū)域分支線路上進(jìn)行分散安裝，此類補(bǔ)償模式設(shè)置在無功負(fù)荷中心，能夠滿足就地測量和補(bǔ)償?shù)墓δ軛l件，并且避免系統(tǒng)無功功率的灌入，升壓降損的應(yīng)用實效較為明顯。

2 桿上無功補(bǔ)償模式分析

6 kV配電線路大部分使用桿上無功補(bǔ)償技術(shù)，主要針對現(xiàn)場變壓器數(shù)量眾多、供電半徑較長線路所需的無功功率實現(xiàn)補(bǔ)償處理，此類補(bǔ)償技術(shù)整體投資規(guī)模較小，能夠同時達(dá)到高補(bǔ)償效果和快速回收水平，比較符合現(xiàn)場電力維護(hù)和管理的特征；尤其面對功率因數(shù)不高并且負(fù)荷效果嚴(yán)重的遠(yuǎn)距離油田配電線路結(jié)構(gòu)，輔助功效極為明顯。電容器組主要在架空線路的塔桿上實現(xiàn)并聯(lián)搭接，接線技術(shù)和單相電容器裝置處理輕便，能夠輕松滿足整套補(bǔ)償設(shè)施的故障率防控效果。

在保護(hù)方式上主要配備熔絲和氧化鋅避雷器進(jìn)行突發(fā)過電壓和電流波動效應(yīng)克制。某地油田配電線路自實施無功補(bǔ)償技術(shù)改造之后已經(jīng)實現(xiàn)數(shù)十臺HWX-10-1型線路補(bǔ)償設(shè)備安裝，并且能夠結(jié)合線路實際電壓和功率因數(shù)進(jìn)行智能分析，使得線路上并聯(lián)電容器進(jìn)行自動跟蹤校驗；特定環(huán)節(jié)中技術(shù)人員完全可以透過運(yùn)行參數(shù)整定操作實現(xiàn)任意控制范圍的直觀調(diào)節(jié)，將電路運(yùn)行過程中不必要的欠補(bǔ)和過補(bǔ)隱患消除，穩(wěn)定電網(wǎng)功率因數(shù)在固定范圍內(nèi)的浮動反應(yīng)；這類結(jié)構(gòu)同時具備失壓保護(hù)功能，特別是產(chǎn)生突發(fā)停電狀況時，能夠?qū)㈦娙萜鬟M(jìn)行快速切除，并且在一定時間段內(nèi)抑制閉鎖電容器的再次運(yùn)營特性，杜絕線路重合閘后電容器帶電投入對電網(wǎng)機(jī)理結(jié)構(gòu)造成的沖擊影響。

具體來說，無功補(bǔ)償技術(shù)是現(xiàn)下日常電網(wǎng)建設(shè)過程中應(yīng)用實效最高、經(jīng)濟(jì)能度作用較為合理的技術(shù)手段，長期以來一直接受電力管理部門的高度重視和長期改造研究。6 kV配電線路安裝并聯(lián)電容器裝置實現(xiàn)無功功率補(bǔ)償效益，能夠滿足小規(guī)模投資要求，同時布置結(jié)構(gòu)簡單、整體維護(hù)工程規(guī)模小，進(jìn)一步保證線路功率因數(shù)的提高效用，改善線路電壓質(zhì)量。

3 結(jié)束語

盡管無功補(bǔ)償控制績效較為優(yōu)越，但如果整個油田全部實現(xiàn)分散補(bǔ)償裝置建設(shè)，就會造成廣域的故障點(diǎn)分布危機(jī)，并且管理工作落實難度較大，因此適當(dāng)?shù)募醒a(bǔ)償處理也未嘗不可?？紤]到電容器的老化和線路負(fù)荷增加等隱患問題，這就需要有關(guān)技術(shù)人員定期對無功補(bǔ)償量進(jìn)行核實驗證，必要情況下實施規(guī)模調(diào)整；同時開展變壓器結(jié)構(gòu)的防竊電功能追加研發(fā)工作，克制竊電行為造成的電網(wǎng)損耗作用，最終維持供電部門長期的工作控制績效水準(zhǔn)。

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