低壓配電系統(tǒng)無功補償?shù)呐渲眠x擇與經(jīng)濟效益探討

莫沃林

廣東電網(wǎng)有限責任公司江門供電局 廣東江門 529000

摘要：本文主要對低壓配電系統(tǒng)無功補償?shù)淖饔眉霸怼⒎绞胶团渲眠x擇、運行數(shù)據(jù)和經(jīng)濟效益進行了論述，以期為企業(yè)節(jié)約電力能源作出貢獻。

關鍵詞：低壓配電；無功補償；配置選擇；經(jīng)濟效益

一、前言

隨著城市經(jīng)濟和人民生活水平的不斷提高，電力需求的增長迅速，電力供需矛盾日益突出，電力供應的嚴重不足已制約了國民經(jīng)濟發(fā)展的速度。而要緩解當前乃至今后一個時期電力供需之間的矛盾，并從根本上解決問題，除了增加發(fā)電量這一主渠道外，采用各種節(jié)電措施，最大限度地利用現(xiàn)有各種電力設施資源也是非常重要的。利用無功功率補償技術來挖掘現(xiàn)有電力資源潛力，是一種能夠迅速見效的、切實可行的措施之一，同時也能夠節(jié)約大量的電力能源。本文主要對低壓配電系統(tǒng)無功補償?shù)淖饔眉霸?、方式和配置選擇、運行數(shù)據(jù)和經(jīng)濟效益進行了論述，以期為企業(yè)節(jié)約電力能源作出貢獻。

二、無功補償?shù)淖饔煤驮?/p>

無功是電能傳輸和轉換過程中以及電網(wǎng)穩(wěn)定不可缺少的，也是部分用電設備（尤其是電動類設備）為保證正常使用所必須的。電力系統(tǒng)的無功補償和無功平衡是保證系統(tǒng)穩(wěn)定和降低線路損耗、提高效益和保證電能質量的基本條件。無功補償對配電網(wǎng)系統(tǒng)的主要影響和作用有以下幾個方面：

（1）對配網(wǎng)損耗的影響和作用

線損率是影響供電企業(yè)經(jīng)濟效益最主要的因素之一，特別是縣級供電企業(yè)，如何降低線損率是每一個供電企業(yè)必須面對的一件事情，不少企業(yè)雖然重視對線損問題進行管理和研究，但無功補償作為降低線損的重要手段之一，未能得到大多數(shù)的人的認識。

我們知道，用電設備吸收系統(tǒng)的有功為P=UIcosΦ，從式中可知，當P，U為定值時，提高功率因數(shù)cosΦ，電流I將減少，由于線損△P=I2R，式中線損△P和電流I的平方成正比，R是恒定不變的，電流下降線路損耗降低，因此，實行無功補償，提高功率因數(shù)，將大大降低配網(wǎng)的線損率，提高供電企業(yè)經(jīng)濟效益。

（2）對供電電壓的影響和作用

隨著社會對供電電壓質量要求的日益增加，電壓質量的好壞將直接影響許多產(chǎn)品的質量和人民的日常生活。由于電流在線路中的流動，在線路的首端和末端電壓會產(chǎn)生一定的差額，我們稱壓降，ΔU=IR，如上所述，相同定值的P，功率因數(shù)cosΦ的提高，電流下降，壓降也隨之下降，從而達到提高末端電壓的目的。

（3）對配電變壓器供電能力的影響和作用

配電變壓器的供電能力指標是標稱視在功率S，S=UI，如上分析，當供電電壓不變時，在負荷點進行無功補償將減少從系統(tǒng)吸收的無功電流，從而降低該負荷點吸納的負荷電流，配電變壓器將能夠提供更大的有功供應能力。此外，由于電力系統(tǒng)普遍實施了對用電客戶的功率因數(shù)考核，負荷端實行無功補償后客戶的功率因數(shù)將符合國家有關標準要求，減少了客戶的無功電費支出，為客戶節(jié)約了生產(chǎn)成本，提高了經(jīng)濟效益。

我國無功補償導則規(guī)定：無功補償應該遵循“全面規(guī)劃、合理布局、分級補償、就地平衡”原則，目前配電網(wǎng)中普遍采用“分散和集中、固定與自動相結合”的方法。主要有3 種補償方式：1）在變電站10kV母線按主變容量的15%左右集中安裝補償電容器組；2）在用戶配變低壓側分散安裝低壓補償電容器柜；3）在10kV線路若干負荷中心處或線路23處集中安裝10kV線路補償電容器組。與前2 種方式相比，第3 種補償方式采用在負荷側進行桿上無功補償，其效益相當明顯。在10kV配電網(wǎng)采用桿上無功補償方式，即將戶外并聯(lián)電容器安裝在架空線路的桿塔上，以進一步提高配電網(wǎng)功率因數(shù)，達到降損升壓的目的。這種無功補償方式與在各公用變壓器低壓側分散補償方式相比，有著補償裝置集中，設備利用率高，便于管理和維護的優(yōu)點；而且也能彌補公用變壓器低壓側缺少無功補償?shù)娜毕?，減少了大量無功的沿線傳輸；此外基本不用占用土地等資源，尤其是在線路較長（5km以上）、功率因數(shù)較低（0.9以下）的配電線路上，在負荷側進行桿上無功補償，其效益將相當明顯。但如何確定補償?shù)攸c和容量，使線損或年支出費用盡可能少，同時又不會顯著增加運行的維護工作量，達到安全可靠運行目的。

三、配網(wǎng)無功補償?shù)姆绞胶团渲眠x擇

目前1OkV配網(wǎng)的無功補償方式很多，根據(jù)電壓等級分1OkV線路補償和400V低壓補償，根據(jù)投入方式可分為固定補償和自動補償，根據(jù)補償安裝地點可分為變電站1OkV母線集中補償、配變臺區(qū)低壓集中補償和用電設備點補償?shù)取?/p>

1OkV線路補償即將補償電容安裝在1OkV線路上，安裝地點一般在主要無功負荷落點段，以減少無功電流在線路上的流動為原則，可以裝一組或多組，可采取固定補償和自動補償相結合方式，固定負荷補償無功負荷的基本部分，保證低谷時段無功負荷的需要，自動補償針對無功負荷變動部分自動補償?shù)耐肚锌刂品绞奖容^多，定時、電壓、無功功率或功率因數(shù)等都可以作為控制的物理量，現(xiàn)在無功補償裝置生產(chǎn)廠家一般多采用無功功率或功率因數(shù)作為控制物理量，即當負荷吸納的無功功率超過定值或測定功率因數(shù)低于額定值時投入電容補償，反之則切除。吸收無功功率較大的用電設備宜在設備安裝地裝設補償電容，用電設備端的補償裝置一般采用固定補償和手動投切方式。

四、無功補償裝置運行數(shù)據(jù)和經(jīng)濟分析

根據(jù)以上分析，筆者選擇了兩臺配變進行臺區(qū)無功補償研究及數(shù)據(jù)分析，選擇一個動力用戶進行用電設備端無功補償研究及數(shù)據(jù)分析。具體運行數(shù)據(jù)表l。

（1）臺區(qū)補償（如表1）

變臺名稱配變A配變B

配變容量400KAV250KAV

補償容量90Kvar50Kvar

cosΦ補償前0.71～0.850.75～0.87

補償后0.91～0.950.93～0.96

配變有功出力提高%15.511.3

線損率%補償前12.514.4

補償后6.87.3

降低百分點5.77.1

月經(jīng)濟指標數(shù)據(jù)補償后實際月供電量11680045400

折算成補償前月供電量12003847823

節(jié)約電量kWh32382423

節(jié)電率%2.75.0

節(jié)電價值（元）1975.181478.03

注：節(jié)電價值按公司停電單價0.61/kWh元計算

（2）用電設備安裝點補償

從表1可以看出，在臺區(qū)安裝低壓無功補償裝置、可以大幅度降低無功電流流動時產(chǎn)生的損耗，提高功率因數(shù)和配變供電能力、并且每個月可獲得相當可觀的節(jié)電收益，目前市場上銷售的無功補償裝置（30～l00kvar全自動智能型）價格在1.3到1.8萬元之間，與之比較，約一年左右時間即可以收回補償裝置投資成本。

從表2可以看出，在用電設備安裝地點補償無功，可以提高功率因數(shù)，從而減少被考核的無功電費支出，約6-10個月即可以回收補償電容的投資成本。

設備功率

KW補償電容

Kvar用電量

kWhcosΦ月電費

（元）其中無功電費

（元）

補償前500144000.829346851

補償后5010138000.9381420

五、結語

10kv配網(wǎng)無功補償適用于各供電企業(yè)和各用電客戶，特別是縣級供電企業(yè)，加強無功的管理對降低線路損耗，提高電壓質量意義重大。無功補償應盡量按照就地補償?shù)脑瓌t進行，盡量避免無功電流在線路中流動，無功補償裝置應考慮選用智能型設備，配網(wǎng)建設規(guī)劃應科學合理選擇無功補償量和補償點，在業(yè)擴報裝和客戶用電工程接入配網(wǎng)系統(tǒng)時應嚴格按服國家規(guī)程規(guī)定要求配備相應的無功補償設備。

參考文獻：

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[2]陸東生.10kV配電線路非節(jié)點無功優(yōu)化算法[J].江蘇電機工程，2006，（2）：36-38