淺談農(nóng)網(wǎng)配電線路無功優(yōu)化補償

楊成

[摘 要]本人對農(nóng)網(wǎng)配電線路無功優(yōu)化補償進(jìn)行了細(xì)致的闡述。對農(nóng)村電網(wǎng)進(jìn)行科學(xué)合理的無功補償，有利于農(nóng)網(wǎng)穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)運行。首先介紹了農(nóng)網(wǎng)進(jìn)行無功補償時需遵循的原則，在此基礎(chǔ)上對現(xiàn)有無功補償方式進(jìn)行分類，并對各種補償方式優(yōu)缺點及應(yīng)用情況進(jìn)行詳細(xì)闡述；其次對某地區(qū)10 kV農(nóng)網(wǎng)無功補償系統(tǒng)構(gòu)成進(jìn)行描述；最后總結(jié)了農(nóng)網(wǎng)進(jìn)行無功補償?shù)闹匾饬x。

[關(guān)鍵詞]農(nóng)村電網(wǎng) 無功補償 網(wǎng)損 電壓質(zhì)量

中圖分類號：TM714.36 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）02-0236-01

農(nóng)村電網(wǎng)線路長、分支多、結(jié)構(gòu)分散、負(fù)荷不均勻等特點，導(dǎo)致農(nóng)村電網(wǎng)功率因數(shù)較低，遠(yuǎn)未達(dá)到國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。此外，隨著農(nóng)村家用電器使用量逐年增加，對無功功率消耗也急劇增大。農(nóng)網(wǎng)無功容量補償不及時、功率因數(shù)低會造成電能的損耗和經(jīng)濟(jì)效益低下，嚴(yán)重時造成系統(tǒng)電壓崩潰。對農(nóng)網(wǎng)進(jìn)行科學(xué)合理無功補償，可提升農(nóng)村電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運行水平和電壓質(zhì)量，為農(nóng)村發(fā)展提供可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)的電能。

1 農(nóng)網(wǎng)無功補償原則及方式

1.1 農(nóng)網(wǎng)無功補償原則

按照我國農(nóng)網(wǎng)無功補償?shù)脑瓌t，確定補償方案時應(yīng)綜合考慮無功補償裝置的最優(yōu)化布局和各補償方案的經(jīng)濟(jì)性，具體包括以下幾方面。

第一，為減少因無功功率流動引起的網(wǎng)損，充分利用該區(qū)域電網(wǎng)的無功補償設(shè)備，應(yīng)遵循無功就地平衡的原則，并將該區(qū)域無功平衡與分區(qū)、縣、站的無功平衡綜合考慮。

第二，對于35 kV及以下電壓等級線損較大的農(nóng)網(wǎng)，無功補償時應(yīng)以降低網(wǎng)損為主，同時兼顧調(diào)壓。

第三，以分散補償為主，并與集中補償并存。應(yīng)對配電網(wǎng)進(jìn)行逐級補償，既要在配電線路處進(jìn)行分散補償且配電變壓器低壓側(cè)及用戶處有就地補償裝置，同時也要求在變電站配置集中補償設(shè)備。

1.2 農(nóng)網(wǎng)無功補償方式

遵循以上原則，農(nóng)網(wǎng)無功補償方式可分為：變電站集中補償、低壓集中補償、線路補償、隨機補償和隨器補償。

變電站集中補償。目前在農(nóng)網(wǎng)中除大容量客戶外，縣級電網(wǎng)基本采用該補償方式。在變電站10 kV（6 kV）母線上集中裝設(shè)無功補償裝置，用于補償高壓輸電線路和變電站主變無功損耗，提高終端變壓器線路電壓、改善功率因數(shù)。集中補償裝置主要有：并聯(lián)電容器、同步調(diào)相機和靜態(tài)補償裝置。該補償方式利于補償設(shè)備管理及維護(hù)，但對10 kV農(nóng)村配電網(wǎng)降損效果不佳。

低壓集中補償，又名跟蹤補償。在配電變壓器0.4 kV低壓母線處裝設(shè)多組電容器（包括固定補償容量和投切容量）進(jìn)行集中補償，主要用于補償變壓器出線及農(nóng)網(wǎng)無功損耗，對減少配電線路的電能損耗作用不大。固定補償容量用于補償用戶本身的基礎(chǔ)無功負(fù)荷，可隨設(shè)備補償；投切容量用于補償無功峰荷，補償容量可根據(jù)無功負(fù)荷情況進(jìn)行投切，如：時間段、無功負(fù)荷大小及功率因數(shù)等。為避免農(nóng)網(wǎng)變壓器空載或輕載運行時無功過補償，低壓集中補償容量不宜過大。對于大容量用戶，在受單臺電動機補償容量或投運時間的限制時，相較于隨器、隨機補償，跟蹤補償無需調(diào)整補償額度，僅通過調(diào)整各電容器組的投切時間段即可達(dá)到較好的補償效果。跟蹤補償可跟蹤無功負(fù)荷變化進(jìn)行投切，運行方式簡單靈活，運維工作量較小，但跟蹤補償所需的自動投切裝置功能較復(fù)雜，投資也較隨機、隨器補償?shù)目刂票Ｗo(hù)裝置要大。

線路補償。這種補償方式在農(nóng)網(wǎng)應(yīng)用較多，通過在線路桿塔上裝設(shè)并聯(lián)電容器，為路徑長、功率因數(shù)低、負(fù)荷重的線路和公用變壓器提供無功補償。線路補償裝置一般在距離出線變電站較遠(yuǎn)距離處安裝，受安裝環(huán)境影響較大，不宜設(shè)置過多的線路補償點；線路補償裝置相關(guān)控制設(shè)備成本高，不宜采用分組投切控制；補償容量應(yīng)適中，不應(yīng)出現(xiàn)過補或欠補；保護(hù)裝置應(yīng)盡可能簡單，可采用避雷器作過電流保護(hù)、熔斷器作過電壓保護(hù)。

隨機補償。它是將無功補償裝置直接并聯(lián)在用電設(shè)備上以補償無功需求，如：機械負(fù)荷、電動機等。隨機補償可減少電壓損失，保證電壓水平；改善用電設(shè)備啟動和運行條件；減少線路損耗，增加電能供應(yīng)，提升電網(wǎng)設(shè)備利用率。但隨機補償建設(shè)費用需企業(yè)自行承擔(dān)，目前在農(nóng)網(wǎng)應(yīng)用及效果差強人意。

隨器補償。它是在需補償?shù)呐潆娮儔浩鞯蛪簜?cè)裝設(shè)分散補償裝置，對該變壓器空載損耗和漏磁進(jìn)行補償，實現(xiàn)無功就地平衡，可改善電壓質(zhì)量、降低損耗、提高用戶功率因數(shù)，是變壓器目前最常見的補償方式。由于農(nóng)村每日、每月負(fù)荷波動較大，一般采用微機跟蹤負(fù)荷變化并投切電容器進(jìn)行補償。由于農(nóng)網(wǎng)中配電變壓器數(shù)量多且位置分散，進(jìn)行隨器補償投資及運維費用較大。

2 農(nóng)網(wǎng)無功補償系統(tǒng)設(shè)計

根據(jù)某地區(qū)10 kV線路和變電站的環(huán)境特點，架構(gòu)了既可進(jìn)行實時跟蹤又能進(jìn)行補償?shù)臒o功監(jiān)控系統(tǒng)，包括采集層、傳輸層、存儲層和計算分析層。

2.1 采集層

數(shù)據(jù)采集層由測量采集模塊構(gòu)成，主要包括多功能電表和數(shù)據(jù)采集器。電表可實時采集電網(wǎng)運行參數(shù)，如：電壓電流、瞬時有、無功功率以及功率因數(shù)等，并記錄電表運行狀態(tài)。遠(yuǎn)程監(jiān)控終端用作數(shù)據(jù)集中采集器，主要監(jiān)測配變電能質(zhì)量、進(jìn)行數(shù)據(jù)實時遠(yuǎn)傳和抄收，并與電能表通過RS485串行總線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

2.2 傳輸層

數(shù)據(jù)傳輸層由數(shù)據(jù)收發(fā)模塊構(gòu)成，包括PC機和主站服務(wù)器，負(fù)責(zé)各模塊間數(shù)據(jù)傳輸。PC機通過TELNET協(xié)議遠(yuǎn)程連接集中采集器獲取解析數(shù)據(jù)；PC機通過TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議與主站服務(wù)器建立端口連接，傳輸測試數(shù)據(jù)。

2.3 存儲層

數(shù)據(jù)存儲層主要由數(shù)據(jù)存儲模塊構(gòu)成，包括數(shù)據(jù)庫軟件、監(jiān)控軟件等。應(yīng)用開發(fā)軟件，構(gòu)建電網(wǎng)抄表數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，通過調(diào)用數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)并顯示，用戶可直觀監(jiān)控電網(wǎng)運行情況。

2.4 計算分析層

計算分析層由無功補償計算分析模塊構(gòu)成，包括輸入、輸出兩部分。通過對輸入口輸入測量數(shù)據(jù)進(jìn)行計算分析，輸出適當(dāng)?shù)臒o功補償量。

3 結(jié)語

隨著三農(nóng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，如何在保證農(nóng)村電網(wǎng)安全可靠運行的基礎(chǔ)上，有效配置資源、降低網(wǎng)絡(luò)損耗、改善電能質(zhì)量，成為現(xiàn)代農(nóng)網(wǎng)配電領(lǐng)域研究的重點問題。對農(nóng)網(wǎng)進(jìn)行科學(xué)合理無功補償，有利于降低變壓器和輸電線路損耗、提高線路功率因數(shù)、改善電能質(zhì)量、減少農(nóng)村企業(yè)功率因數(shù)調(diào)整費用，對農(nóng)村電網(wǎng)優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)、高效運行意義重大。

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