對電力系統(tǒng)配電網(wǎng)與無功補償?shù)奶接懰伎?/h1>
2019-09-10 12:34:10劉琦
科學(xué)導(dǎo)報·學(xué)術(shù) 2019年13期
劉琦
摘 要：隨著社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，電器數(shù)量急劇增加并得到了廣泛應(yīng)用，在這種情況下，不可避免的會致使電力負(fù)荷大大增加，引導(dǎo)配電線路出現(xiàn)嚴(yán)重的能源消耗現(xiàn)象，同時無功功率變化現(xiàn)象頻繁出現(xiàn)，進(jìn)而嚴(yán)重影響到電網(wǎng)運行的安全性與穩(wěn)定性，甚至無法保證用戶的供電質(zhì)量。本文對電力系統(tǒng)配電網(wǎng)與無功補償
關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；配電網(wǎng)；無功補償；思考
1配網(wǎng)中無功補償方式
1.1在配電線路中分散安裝并聯(lián)電容器組
變電站內(nèi)對主變所需的無功進(jìn)行了補償，而對站外 線路及線路上的大量配變的 無功沒有作用，對于這一部分巨大的線路損耗必須采取就地?zé)o功補償加以解決才能真正的降低線損。但配網(wǎng)線路出線較長，負(fù)荷分布不均勻，如果照搬變電站的無功補償模式，勢必投資過大，且安裝維護(hù)不方便。如果采用固定地點裝固定量的電容器方法，雖然投資減少，但由于未有任何保護(hù)，經(jīng)常發(fā)生電容器燒毀事故，給電網(wǎng)的運行造成安全隱患。且由于是固定投入，隨著線路負(fù)荷的改變，極易造成過補，從而產(chǎn)生倒送無功，不但不能降低功率因數(shù)，降低線損，還造成區(qū)域內(nèi)電壓增高，燒毀運行中的設(shè)備，因此配網(wǎng)中所需的線路無功補償裝置必須能自動投切，保護(hù)可靠，造價低廉，安裝方便。
1.2在單臺電動機(jī)安裝并聯(lián)電容器。
隨著工農(nóng)業(yè)，水利和城建事業(yè)的發(fā)展，大型高壓異步電動機(jī)的應(yīng)用越來越廣泛，它們的功率因數(shù)一般在0.8到0.85之間，有的甚至在0.7左右，使輸配電系統(tǒng)送電能力下降，線路損耗增大，浪費電能.通過高壓電機(jī)無功補償裝置與高壓異步電機(jī)并聯(lián)連接，向高壓電動機(jī)提供勵磁所用的無功電流，以改善功率因數(shù)，減輕配電變壓器的負(fù)荷，降低線路和變壓器的損耗，提高配電設(shè)備的效能，補償后平均功率因數(shù)達(dá)0.95以上，有明顯的節(jié)能、改善電機(jī)起動I、運行性能的功效。例如：本地某選礦廠，裝有6KV、630KW、8極異步電動機(jī)4臺，每臺裝設(shè)400KVAR的就地補償電容器裝置，裝設(shè)后功率因數(shù)由0.8上升到0.946，電流值由48A下降為40.7A，每小時可節(jié)電58.8KW.H，每年節(jié)電5.08×105KW.H，節(jié)約電費約14萬元。缺點是低壓無功補償通常按配電變壓器低壓側(cè)最大無功功率需求來確定安裝容量，而各配電變壓器低壓負(fù)荷波動的不同時性造成大量電容器在較輕載時閑置，設(shè)備利用率不高。
2 無功補償技術(shù)在配電網(wǎng)中的應(yīng)用特點
無功補償技術(shù)在配電網(wǎng)的應(yīng)用中，需要注意的是，要控制好安裝設(shè)備空間、設(shè)備安裝環(huán)境、設(shè)備維護(hù)工作、施工成本和保護(hù)裝置等對周圍環(huán)境的影響。因此，在進(jìn)行無功補償施工安裝時，要根據(jù)工程情況做好設(shè)置。無功補償裝置在配電網(wǎng)安裝中的注意事項是：（1）確定好無功補償在配電網(wǎng)中的容量。配網(wǎng)在進(jìn)行無功補償時，要做好容量的控制，避免無功補償電容器由于設(shè)置過多和密度大影響散熱和安全性，因此針對配電網(wǎng)要選擇符合設(shè)計要求的電容器組。（2）明確好補償裝置具體的安裝位置。在對無功補償裝置進(jìn)行安裝時，需要遵守的原則是無功就地均衡，并且進(jìn)行安裝時，最主要的是減少主干線路上的無功電流。研究證實，配電網(wǎng)每條線路上，安裝1臺無功補償裝置是合適的，安裝的位置應(yīng)該是負(fù)荷2/3的地方。（3）制定好無功補償裝置合理的接線方式。無功補償裝置接線的時候，要依據(jù)設(shè)計和配電網(wǎng)的要求選擇合適的接線方式，每一相接1臺電容器為最佳，這樣才能使補償裝置運行中的故障率大大降低。
3配網(wǎng)電壓自動控制系統(tǒng)
3.1 系統(tǒng)概論
在長期的發(fā)展過程中，堅強(qiáng)電網(wǎng)的構(gòu)建、無功電源的應(yīng)用和無功補償?shù)脑黾邮篃o功功率不足不再是配網(wǎng)運行中的主要矛盾，而電網(wǎng)無功潮流的不合理分布和大機(jī)組無功功率的不合理分配日漸凸顯。針對這種情況，從配網(wǎng)整體著手，對電網(wǎng)無功潮流和發(fā)電機(jī)機(jī)組無功功率進(jìn)行了相應(yīng)的協(xié)調(diào)控制，以實現(xiàn)配網(wǎng)電壓的自動調(diào)節(jié)，這是確保電網(wǎng)安全、穩(wěn)定運行，保證電壓質(zhì)量、減少網(wǎng)損的有效措施和必要要求。
3.2 基本原理
自動電壓控制系統(tǒng)的基本原理是利用SCDMA系統(tǒng)實現(xiàn)對全網(wǎng)各節(jié)點的遙測遙信，并對得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行實時在線分析和計算，在保證配網(wǎng)和相關(guān)電力設(shè)備安全運行的前提下，考慮各節(jié)點的電壓質(zhì)量和省網(wǎng)關(guān)口的功率因數(shù)，從全網(wǎng)的角度，對電壓無功進(jìn)行優(yōu)化控制，從而實現(xiàn)無功補償設(shè)備的合理投入、無功分層的就地平衡和穩(wěn)定電壓，并在控制主變分解開關(guān)調(diào)節(jié)次數(shù)的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)相應(yīng)的配網(wǎng)優(yōu)化目標(biāo)。結(jié)合專業(yè)軟件分析和調(diào)度自動系統(tǒng)的遙感、遙信、遙測和遙控功能，以計算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)為保障，實現(xiàn)對配網(wǎng)內(nèi)各變電站無功補償設(shè)備和有載調(diào)壓裝置的集中管理和控制，最終實現(xiàn)電壓無功優(yōu)化運行的閉環(huán)控制。
3.3 系統(tǒng)功能
自動電壓控制系統(tǒng)的功能體現(xiàn)在多方面：能對全網(wǎng)電壓進(jìn)行優(yōu)化調(diào)節(jié)和提升電壓質(zhì)量；能實現(xiàn)全網(wǎng)調(diào)節(jié)無功補償，實現(xiàn)無功功率的分層和就地平衡；可實現(xiàn)不同運行方式下的無功電壓優(yōu)化控制運行；可在電壓合格的范圍內(nèi)，實現(xiàn)高峰負(fù)荷電壓的偏上限運行，評估負(fù)荷電壓偏下限運行。
4配網(wǎng)中使用無功補償帶來的經(jīng)濟(jì)效益
4.1 提高設(shè)備利用率
若是配網(wǎng)中的供電設(shè)備有功功率完全一致，那么隨著功率因數(shù)的增長，負(fù)荷電流就會相應(yīng)的減少，供電設(shè)備的儲備功率增加，其傳送功率的效率也就提高了，滿足用電單位不斷增長的負(fù)荷需求。對于新建單位而言，無功補償能有效降低設(shè)備的容量，減少前期投資，并提高配網(wǎng)的功率因數(shù)，反過來又減少了用電單位變壓器的容量，進(jìn)而減少了單位電費的開支。
4.2 降低能耗
補償前后的輸電線路傳送有功功率P不變，P=IUcosφ，而功率因數(shù)的增加會使得補償后的電壓U2>補償前的電壓U1。為了計算的簡便，我們使U1≈U2，補償前后的有功功率是不便的，那么：I1cosφ1=I2cosφ2，也就是說：I1/I2=cosφ2/cosφ1，進(jìn)而也就可以計算出減少的線路損耗百分?jǐn)?shù)為：（1-cosφ2/cosφ1）×100%。若補償前的功率因數(shù)為0.7，補償后的功率因數(shù)為0.95，那么有功損耗就可以減少45%。以吳川供電局10kV金海岸線為例，2010年有功損耗102kW，補償前功率因數(shù)為0.75，補償后功率因數(shù)為0.93，經(jīng)計算，有功損耗減少35.7kW。因此，配網(wǎng)中合理運用無功補償能有效降低能耗，提高經(jīng)濟(jì)效益。
4.3 減少電費
在電費上，國家明文規(guī)定了不同企業(yè)的功率因數(shù)值，如果是高于規(guī)定值，那么可以減少電費，反之，電費會相應(yīng)增加。所以說，使用無功補償提高功率因數(shù)能有效減少電費開支，因此，提高功率因數(shù)能為企業(yè)帶來最為直接的經(jīng)濟(jì)效益。同時，還能有效避免因功率因數(shù)低于規(guī)定值而出現(xiàn)受罰情況，這又節(jié)約了一筆費用。功率因數(shù)提高了，線路的傳輸和分配的有功功率損耗就減少了，電費也就少了。
5結(jié)束語
總而言之，在配網(wǎng)中，合理使用無功補償配置技術(shù)，不僅能夠提供供電效率，減少不必要的損耗。因此，相關(guān)部門及人員必須要引起重視，全面分析技術(shù)應(yīng)用過程中出現(xiàn)的問題，并采取針對性措施予以解決，進(jìn)而使無功補償裝置技術(shù)在配網(wǎng)中得到廣泛的使用，最終促進(jìn)電力企業(yè)有好又快的發(fā)展。
參考文獻(xiàn)：
[1] 萬洪文.淺析農(nóng)村低壓配網(wǎng)無功補償?shù)募夹g(shù)[J].通訊世界，2016（05）：113-114.
[2] 杜之梅.低壓配網(wǎng)無功補償技術(shù)選擇[J].科學(xué)咨詢（科技·管理），2016（10）：40.
[3] 陳小貴.電力用戶無功補償原理及效益分析[J].廣西電業(yè)，2012，12：94～97.
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劉琦
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2 無功補償技術(shù)在配電網(wǎng)中的應(yīng)用特點
無功補償技術(shù)在配電網(wǎng)的應(yīng)用中，需要注意的是，要控制好安裝設(shè)備空間、設(shè)備安裝環(huán)境、設(shè)備維護(hù)工作、施工成本和保護(hù)裝置等對周圍環(huán)境的影響。因此，在進(jìn)行無功補償施工安裝時，要根據(jù)工程情況做好設(shè)置。無功補償裝置在配電網(wǎng)安裝中的注意事項是：（1）確定好無功補償在配電網(wǎng)中的容量。配網(wǎng)在進(jìn)行無功補償時，要做好容量的控制，避免無功補償電容器由于設(shè)置過多和密度大影響散熱和安全性，因此針對配電網(wǎng)要選擇符合設(shè)計要求的電容器組。（2）明確好補償裝置具體的安裝位置。在對無功補償裝置進(jìn)行安裝時，需要遵守的原則是無功就地均衡，并且進(jìn)行安裝時，最主要的是減少主干線路上的無功電流。研究證實，配電網(wǎng)每條線路上，安裝1臺無功補償裝置是合適的，安裝的位置應(yīng)該是負(fù)荷2/3的地方。（3）制定好無功補償裝置合理的接線方式。無功補償裝置接線的時候，要依據(jù)設(shè)計和配電網(wǎng)的要求選擇合適的接線方式，每一相接1臺電容器為最佳，這樣才能使補償裝置運行中的故障率大大降低。
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3.2 基本原理
自動電壓控制系統(tǒng)的基本原理是利用SCDMA系統(tǒng)實現(xiàn)對全網(wǎng)各節(jié)點的遙測遙信，并對得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行實時在線分析和計算，在保證配網(wǎng)和相關(guān)電力設(shè)備安全運行的前提下，考慮各節(jié)點的電壓質(zhì)量和省網(wǎng)關(guān)口的功率因數(shù)，從全網(wǎng)的角度，對電壓無功進(jìn)行優(yōu)化控制，從而實現(xiàn)無功補償設(shè)備的合理投入、無功分層的就地平衡和穩(wěn)定電壓，并在控制主變分解開關(guān)調(diào)節(jié)次數(shù)的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)相應(yīng)的配網(wǎng)優(yōu)化目標(biāo)。結(jié)合專業(yè)軟件分析和調(diào)度自動系統(tǒng)的遙感、遙信、遙測和遙控功能，以計算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)為保障，實現(xiàn)對配網(wǎng)內(nèi)各變電站無功補償設(shè)備和有載調(diào)壓裝置的集中管理和控制，最終實現(xiàn)電壓無功優(yōu)化運行的閉環(huán)控制。
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4.1 提高設(shè)備利用率
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4.2 降低能耗
補償前后的輸電線路傳送有功功率P不變，P=IUcosφ，而功率因數(shù)的增加會使得補償后的電壓U2>補償前的電壓U1。為了計算的簡便，我們使U1≈U2，補償前后的有功功率是不便的，那么：I1cosφ1=I2cosφ2，也就是說：I1/I2=cosφ2/cosφ1，進(jìn)而也就可以計算出減少的線路損耗百分?jǐn)?shù)為：（1-cosφ2/cosφ1）×100%。若補償前的功率因數(shù)為0.7，補償后的功率因數(shù)為0.95，那么有功損耗就可以減少45%。以吳川供電局10kV金海岸線為例，2010年有功損耗102kW，補償前功率因數(shù)為0.75，補償后功率因數(shù)為0.93，經(jīng)計算，有功損耗減少35.7kW。因此，配網(wǎng)中合理運用無功補償能有效降低能耗，提高經(jīng)濟(jì)效益。
4.3 減少電費
在電費上，國家明文規(guī)定了不同企業(yè)的功率因數(shù)值，如果是高于規(guī)定值，那么可以減少電費，反之，電費會相應(yīng)增加。所以說，使用無功補償提高功率因數(shù)能有效減少電費開支，因此，提高功率因數(shù)能為企業(yè)帶來最為直接的經(jīng)濟(jì)效益。同時，還能有效避免因功率因數(shù)低于規(guī)定值而出現(xiàn)受罰情況，這又節(jié)約了一筆費用。功率因數(shù)提高了，線路的傳輸和分配的有功功率損耗就減少了，電費也就少了。
5結(jié)束語
總而言之，在配網(wǎng)中，合理使用無功補償配置技術(shù)，不僅能夠提供供電效率，減少不必要的損耗。因此，相關(guān)部門及人員必須要引起重視，全面分析技術(shù)應(yīng)用過程中出現(xiàn)的問題，并采取針對性措施予以解決，進(jìn)而使無功補償裝置技術(shù)在配網(wǎng)中得到廣泛的使用，最終促進(jìn)電力企業(yè)有好又快的發(fā)展。
參考文獻(xiàn)：
[1] 萬洪文.淺析農(nóng)村低壓配網(wǎng)無功補償?shù)募夹g(shù)[J].通訊世界，2016（05）：113-114.
[2] 杜之梅.低壓配網(wǎng)無功補償技術(shù)選擇[J].科學(xué)咨詢（科技·管理），2016（10）：40.
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