配電網(wǎng)高效降損的一種無功補(bǔ)償方法

顏炳達(dá)　聶瑞琪　熊卿府

（1.輝縣市供電公司，河南　新鄉(xiāng)　453600；2.鄭州市供電公司，河南　鄭州　450006）

配電網(wǎng)高效降損的一種無功補(bǔ)償方法

顏炳達(dá)1聶瑞琪1熊卿府2

（1.輝縣市供電公司，河南新鄉(xiāng)453600；2.鄭州市供電公司，河南鄭州450006）

配電網(wǎng)降損節(jié)能與提高電能質(zhì)量工作的要點(diǎn)是減少通過10kV線路的無功電流，主要工作是做好配電網(wǎng)無功補(bǔ)償。而目前，我國配電網(wǎng)的無功補(bǔ)償方式良莠不齊?；诖?，在分析配網(wǎng)無功組成的前提下，介紹全無功隨器自動(dòng)補(bǔ)償裝置的性能與特征。

配電網(wǎng)；高效降損；全無功；隨器就地補(bǔ)償；實(shí)用性

電能由發(fā)電廠，經(jīng)過超高壓電網(wǎng)、高壓電網(wǎng)、配電網(wǎng)和企業(yè)電網(wǎng)到用電設(shè)備，電流（I）經(jīng)過輸電線路、變壓器和電動(dòng)機(jī)的電阻（R）時(shí)，因發(fā)熱產(chǎn)生功率損耗（△P=3×I2× R），其以熱能的形式散發(fā)到周圍的介質(zhì)中，這種損耗叫做線路電能損耗，簡(jiǎn)稱線損。線損高低反映了電網(wǎng)管理部門的運(yùn)行技術(shù)與管理水平。配電網(wǎng)10kV以下的線損約占總損耗的43%，所以降低配電網(wǎng)的損耗是整個(gè)電網(wǎng)降損工作的重要環(huán)節(jié)。

配電網(wǎng)降損節(jié)能與提高電能質(zhì)量工作的要點(diǎn)是減少通過聯(lián)絡(luò)線及聯(lián)絡(luò)變壓器中電流的無功分量，主要工作是做好配電網(wǎng)無功補(bǔ)償，核心是就地補(bǔ)償，其包括用戶及變電站的無功補(bǔ)償量?jī)煞矫妗o功就地補(bǔ)償原則包括三要素：什么地方用無功就在什么地方補(bǔ)償；什么時(shí)候用無功就什么時(shí)候補(bǔ)償；用多少無功就補(bǔ)償多少。

目前，我國配電網(wǎng)的無功補(bǔ)償方式良莠不齊，大多含有異地補(bǔ)償成分，效益差別較大，為推動(dòng)配網(wǎng)高效降損工作，充分發(fā)揮配電網(wǎng)無功補(bǔ)償?shù)耐顿Y、補(bǔ)償與質(zhì)量效益，在分析配網(wǎng)無功組成的前提下，通過本文介紹并推薦一種新型的“全無功隨器自動(dòng)補(bǔ)償裝置”，具備新穎性、創(chuàng)造性和實(shí)用性［1］，實(shí)踐證明其完全符合無功就地補(bǔ)償原則，高效降損，在配電網(wǎng)無功補(bǔ)償實(shí)踐中取得了預(yù)期且滿意的效果。

1　配電網(wǎng)無功補(bǔ)償主體

配電網(wǎng)的電壓低，輸電線路的電納小，電抗小，充電無功少，無功損耗少，相對(duì)于負(fù)荷無功及變壓器無功而言可以忽略。已有研究分析了農(nóng)村電網(wǎng)的無功負(fù)荷組成（見表1），城市電網(wǎng)的負(fù)荷比農(nóng)村電網(wǎng)大，配電變壓器的無功損耗比例稍大，但配網(wǎng)整體的無功損耗比例組成相差不大。

因此，只要用戶及配電變壓器的無功損耗做到完全補(bǔ)償，配電網(wǎng)的輸電線路中就只有少量無功（5.2%）流動(dòng)，損耗就可大大減少，電壓質(zhì)量就可以大大提高。因此，配電網(wǎng)無功補(bǔ)償?shù)闹黧w是用戶無功及配電變壓器的無功損耗。

表1　10kV電網(wǎng)無功負(fù)載組成分析

2　全無功隨器自動(dòng)補(bǔ)償方法

近幾年，各個(gè)方面介紹配電網(wǎng)降損節(jié)能方法的文獻(xiàn)很多，本文介紹全無功隨器自動(dòng)補(bǔ)償方法。隨器是指補(bǔ)償變壓器，即就地補(bǔ)償；全無功即指把配電變壓器的無功損耗完全補(bǔ)償，也要在此處補(bǔ)償用戶無功，不要留給上一級(jí)變電站進(jìn)行補(bǔ)償；自動(dòng)補(bǔ)償就是說跟蹤無功負(fù)荷含無功損耗的變化進(jìn)行補(bǔ)償。

3　高效降損

3.1理論計(jì)算

用等值變壓器法，取S9-50、100、200、315等幾種不同型號(hào)變壓器為例，在不同負(fù)載率下，從低壓側(cè)對(duì)變壓器無功損耗進(jìn)行完全補(bǔ)償，降損效益計(jì)算結(jié)果見表2，節(jié)電效益在4%～15%。如還要包括補(bǔ)償用戶無功，效益將更顯著。

3.2科學(xué)鑒定

某木材加工廠有S9型變壓器1臺(tái)，容量為250kVA、10/0.4kV、無載調(diào)壓，低壓側(cè)安裝了全無功隨器自動(dòng)補(bǔ)償裝置，裝有6、10、15、20kVAR和20kVAR五組電容器，合計(jì)71kVAR，接觸器控制方式，國家電網(wǎng)計(jì)量中心，對(duì)使用的全無功補(bǔ)償裝置效益進(jìn)行科學(xué)鑒定，測(cè)試時(shí)間1d。測(cè)試結(jié)果充分說明所有負(fù)載率下電容器組的投切正確，基本保持了變壓器高壓側(cè)的功率因數(shù)都為1.0的補(bǔ)償效果。表3列出8種電容器組合方式下的補(bǔ)償結(jié)果。

3.3工程實(shí)踐

3.3.16kV高南線無功補(bǔ)償效益。安裝全無功隨器就地補(bǔ)償裝置前，采用高壓線路無功補(bǔ)償方式，安裝電容器300kVAR。改造前和改造后的效益分別見表4和表5。

3.3.210kV石固線無功補(bǔ)償效益。河南省長(zhǎng)葛市電力公司，2010年4月10kV的石固線23個(gè)臺(tái)區(qū)，全部安裝了全無功隨器自動(dòng)補(bǔ)償裝置，運(yùn)行3個(gè)月后，證明該線功率因數(shù)從0.85提升到0.95，線路損失下降2%左右。同年8月，又在南席供電所的10kV方于、閻寨、南席、套樓及馬武等5條線路上安裝38套全無功隨器就地補(bǔ)償裝置，線路功率因數(shù)從0.86提升到0.95，效益明顯。

3.3.310kV潘木線無功補(bǔ)償效益。河南省盧氏縣電業(yè)局潘河供電所的一條10kV潘木線，供電半徑大，負(fù)荷率低，共32臺(tái)配電變壓器，總?cè)萘? 220kVA，并有1座小型水電站，2009年9月投入18套全無功隨器就地補(bǔ)償裝置，運(yùn)行1a后，線損率從17%下降到12%，不到2a就可以收回投資。

4　全無功隨器自動(dòng)補(bǔ)償裝置特征

4.1無功平衡優(yōu)先

如出現(xiàn)電壓越下限，應(yīng)優(yōu)先考慮增加電容器補(bǔ)償容量策略，盡量做到無功就地平衡后再考慮調(diào)節(jié)變壓器分接頭措施，這就是無功平衡優(yōu)先措施；相反依然。

4.2配網(wǎng)全無功補(bǔ)償影響全局

配電網(wǎng)無功負(fù)荷及損耗占全網(wǎng)總量的50%左右，做好配電網(wǎng)全無功補(bǔ)償影響全局，只要做好了配網(wǎng)全無功補(bǔ)償，大大減少了其他電壓等級(jí)電網(wǎng)的無功補(bǔ)償容量與損耗。110kV的10kV線路無功做到了全補(bǔ)償，110kV及以上電壓等級(jí)的聯(lián)絡(luò)變電器及輸電線路上站的無功潮流只剩有充電無功與線路無功。

4.3系統(tǒng)架構(gòu)適應(yīng)性強(qiáng)

模塊化設(shè)計(jì)，可組屏使用，適應(yīng)不同用戶需求（見圖1）。

表2　幾種變壓器不同負(fù)載率下補(bǔ)償效益結(jié)算結(jié)果

表3　8種電容器組合方式下的補(bǔ)償結(jié)果

表4　高南線無功補(bǔ)償改造前

表5　高南線安裝去無功隨器就地補(bǔ)償后

圖1　系統(tǒng)框架圖

4.4監(jiān)測(cè)認(rèn)證

國家電網(wǎng)計(jì)量中心，測(cè)試報(bào)告，編號(hào)10-IX005，2010 年12月22日。

ZL 2009102276532。

5　結(jié)語

配電網(wǎng)損耗占全網(wǎng)線損的50%左右，降低配電網(wǎng)運(yùn)行損耗的唯一方法就是就地?zé)o功全補(bǔ)償方法，只有如此，線路上及配電變壓器中才會(huì)有最少量的無功流動(dòng)。鑒定降低線路損耗無功補(bǔ)償方法是否科學(xué)，也只有用這個(gè)尺度進(jìn)行衡量。全無功隨器自動(dòng)補(bǔ)償裝置的原理與做法誠然簡(jiǎn)單，卻比人為復(fù)雜化的優(yōu)化方法科學(xué)簡(jiǎn)單明了，具備新穎性、創(chuàng)造性和實(shí)用性。以往真正按無功就地補(bǔ)償?shù)墓こ烫倭?，所以全無功隨器自動(dòng)補(bǔ)償裝置值得推行，真正做到投資一分錢就有一分用，購買一個(gè)千乏電容器就起到一個(gè)千乏的作用，這就是投資效率高，降損與提高電壓質(zhì)量效益好。

A Reactive Power Compensation Method for High Efficiency Reduction of Distribution Network

Yan Bingda1Nie Ruiqi1Xiong Qingfu2
（1.Huixian Power Supply Company，Xinxiang Henan 453600；2.Zhengzhou Power Supply Company，Zhengzhou Henan 450006）

The main point of reducing power loss and improving power quality of distribution network is to reduce the reactive current of the 10 thousand volt power line，the main work is to do a good job in the distribution network reactive power compensation.At present，reactive power compensation of distribution network in China is uneven in quality.Based on this，this paper introduced the performance and characteristics of the automatic compensation device of the reactive power.

distribution network；efficient reduction；reactive power；local compensation；practicability

TM714.3

A

1003-5168（2016）05-0136-03

2016-04-19

顏炳達(dá)（1988-），男，本科，研究方向：配網(wǎng)自動(dòng)化；聶瑞琪（1988-），女，本科，助理工程師，研究方向：電力信息安全；熊卿府（1963-），男，本科，研究方向：配電網(wǎng)建設(shè)、運(yùn)行、技術(shù)管理。

［1］中華人民共和國知識(shí)產(chǎn)權(quán)局.一種無功自動(dòng)補(bǔ)償方法：中國，ZL 2009102276532［P］，2011-04-13.