淺論電力系統(tǒng)配電網(wǎng)與無功補(bǔ)償
2011-08-15 00:55:42梁垂超
時(shí)代農(nóng)機(jī) 2011年11期
關(guān)鍵詞：配電網(wǎng)
梁垂超
（福建省泰寧縣供電公司，福建 泰寧，354400）
經(jīng)過1998年的農(nóng)網(wǎng)改造以后，農(nóng)村供電情況已經(jīng)有了很大的轉(zhuǎn)變和發(fā)展，目前大部分縣的農(nóng)網(wǎng)已成功地實(shí)施了縣調(diào)自動(dòng)化及變電站（110kV、35kV）自動(dòng)化。縣城配電網(wǎng)應(yīng)做為農(nóng)村配電網(wǎng)的一部分，有其自身的特殊性：其人口密度相對較大，用電負(fù)荷相對較大，季節(jié)性負(fù)荷反差較大，用電可靠性要求相對較高，比城市配電網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)低，比農(nóng)村配電網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)又高。電力系統(tǒng)配電線損管理直接對考核電力部門經(jīng)濟(jì)效益是關(guān)鍵的一項(xiàng)重要技術(shù)指標(biāo),而線損率的高低卻是電力企業(yè)規(guī)劃設(shè)計(jì)水平、生產(chǎn)技術(shù)水平和管理水平的綜合反映。線損是動(dòng)態(tài)的,它隨負(fù)荷的變化而變化,怎樣抓好農(nóng)網(wǎng)線損管理工作,有效降低線損,筆者認(rèn)為可以從以下方面入手。
1 配電線路進(jìn)行無功補(bǔ)償?shù)男Ч?/h2>
（1）減少線路的有功損失。
當(dāng)電流通過線路時(shí)，其有功功率損耗為：
△P=3I2R×10-3 或△P=3×（P/UcosΦ）2×R×10-3
式中△P為線路的有功功率損耗kW；I為線路通過的電流A；R為線路每相電阻Ω；P為線路輸送的有功功kW；Q為線路輸送的無功功率kvar；cosΦ為線路負(fù)荷的功率因數(shù)；
由上式可知，有功功率損失和功率因數(shù)的平方成反比。提高功率因數(shù)可以大量降低線損。當(dāng)功率因數(shù)由0.6提高到0.8時(shí)，銅損下降將近一半。
（2）改善用戶電壓質(zhì)量。
線路電壓損失的公式為：△U=（PR+QX）/U×10-3
式中，△U為線路電壓損失，kV；U為線路電壓kV，；P為線路有功負(fù)荷，kW；Q為線路無功負(fù)荷，kvar；X為線路感抗，Ω；R為線路電阻，Ω。由上式可以看出，提高系統(tǒng)功率因數(shù)，減少線路輸送的無功負(fù)荷，則電壓損失莫玌將下降。
（3）減小系統(tǒng)元件的容量，提高電網(wǎng)的輸送能力。
視在功率S=P/cosΦ，由此可以看出，提高功率因數(shù)在輸送同樣的有功功率情況下，設(shè)備安裝容量可以減少，節(jié)約了投資。如設(shè)備安裝容量不變則可增大有功功率輸送量。安裝電容器提高輸送有功功率所得的效益，可按下式確定。
△P/Q=（cosΦ2-cosΦ1）/cosΦ2（tgΦ1-tgΦ2）
式中△P為有功功率的增加量；Q為達(dá)到△P所需要的無功功率；cosΦ1、cosΦ2 為補(bǔ)償前、后的功率因數(shù)，如果 cosΦ 由0.8提高到0.95，每kvar電容器節(jié)約配電線路上的變壓器及其它設(shè)備安裝容量約為0.38kVA。而網(wǎng)絡(luò)上每kVA安裝容量的造價(jià)為每kvar電容器價(jià)格的幾十倍以上。
2 配電線路無功補(bǔ)償?shù)淖龇胺峙浞桨?/h2>
（1）無功補(bǔ)償?shù)淖龇ā⒌蛪鹤杂诫娙萜餮b設(shè)在配電變壓器低壓出口處，隨變壓器同時(shí)投切，直接補(bǔ)償變壓器本身消耗的無功及補(bǔ)償部分感性負(fù)載所需的無功。
（2）分配方案。
①補(bǔ)償容量的選擇。補(bǔ)償容量由電力負(fù)荷及補(bǔ)償前和要求補(bǔ)償提高后的功率因數(shù)值決定。計(jì)算公式如下。
Qbch=Ppj（tgΦ1-tgΦ2）或 Qbch=Ppj（1-tgΦ2/tgΦ1）
式中Qbch為所需的補(bǔ)償容量kvar；Ppj為最大負(fù)荷月的平均有功負(fù)荷kW；Qpj為最大負(fù)荷月的平均無功負(fù)荷kvar；tgΦ1為補(bǔ)償前的功率因數(shù)cosΦ1的正切值；tgΦ2為補(bǔ)償后要求達(dá)到的功數(shù)因數(shù)cosΦ2的正切值。另外，我們必須注意cosΦ2值的確定必須適當(dāng)。當(dāng)功率因數(shù)由0.95提高到1時(shí)所需的補(bǔ)償容量增加得很多，得不償失。因此將功率因數(shù)提高到1是不合理的。
②配電線路各支線電容器的合理分配。輻射狀的配電網(wǎng)絡(luò)中，設(shè)Q1、Q2、Q3……Qn為補(bǔ)償前各條支線的平均無功負(fù)荷；Qbc1、Qbc2……Qbcn為各條支線上要安裝電容器的無功功率；R1、R2、R3……Rn為各條支線的計(jì)算電組（其數(shù)值為每一支線的電阻值乘以系數(shù)α而得，一般α取0.55）。
裝設(shè)電容器的所有各條線路的等值電阻Rd為。
Rd=1/（1/R1+1/R2+1/R3+……+1/Rn）
計(jì)算結(jié)果表明，符合下式的條件時(shí)，電容器的無功補(bǔ)償效果最好，即：（Q1-Qbc1）R1=（Q2-Qbc2）R2=……=（Q-Qbc）Rd
因此，安裝于各條支線上電容器無功功率的最合理分配為：Qbc1=Q1-（Q-Qbc）Rd/R1；Qbcn=Qn-（Q-Qbc）Rd/Rn
式中Q為整條線路補(bǔ)償前的無功負(fù)荷；Qbc為整條線路補(bǔ)償后的無功負(fù)荷。低壓無功就地補(bǔ)償總體效益的初步分析。
（1）農(nóng)村用電的特點(diǎn)是分散性和季節(jié)性，功率因數(shù)和負(fù)載率都很低，無功損耗十分嚴(yán)重。對此，采用低壓無功就地補(bǔ)償，把補(bǔ)償范圍延伸到低壓側(cè)的做法，從整體節(jié)能來考慮是比較徹底的，其經(jīng)濟(jì)效果顯著。
（2）采用低壓電容器就地補(bǔ)償無功，減少了無功功率傳輸過程中的有功及無功損耗，提高了有功輸送能力。
（3）和集中補(bǔ)償比較：從理論計(jì)算和實(shí)際效果看，在減少配電線路線損、降低電壓損失，增加設(shè)備出力方面都優(yōu)于集中補(bǔ)償。從運(yùn)行及投資方面看，分散補(bǔ)償?shù)碾娙萜骼寐实停褂渺`活、設(shè)備簡單，不需要維護(hù)。通過幾年時(shí)間的運(yùn)行，國產(chǎn)低壓電容器運(yùn)行狀況是良好的。由于分散方式減少了傳輸無功損耗，所以較集中補(bǔ)償，電容器總?cè)萘啃。傮w造價(jià)較低。
綜上所述，電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行是降低供電成本的有效途徑。合理選擇降低網(wǎng)損的措施，是一項(xiàng)極為重要的工作。電網(wǎng)降損管理工作者除了采取各種技術(shù)措施和管理措施外，還需要根據(jù)電網(wǎng)實(shí)際需要，選擇適合本地電網(wǎng)的降損措施，以取得更高的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。
[l]陳堂，趙祖康，陳星鶯.配電系統(tǒng)及其自動(dòng)化[M].北京：中國電力出版社，1998.
[2]徐丙垠.配電自動(dòng)化遠(yuǎn)方終端技術(shù)[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2006，（2）
[3]中國電機(jī)工程學(xué)會(huì)農(nóng)村電氣化分會(huì).農(nóng)村電網(wǎng)建設(shè)與改造[M].北京：中國電力出版社，2004.
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