無功補償裝置在鶴崗礦區電網中的應用

鶴崗誠基水電熱力公司 供電車間 馬鳳輝

隨著工業企業的高速發展和生活水平的不斷提高，人們對電力的需求日益增長，對供電可靠性和供電質量也提出了更高的要求。隨著鶴崗礦區負荷的不斷增加，礦區對電力系統網絡進行了增容，對電力設備進行了改造，但仍無法滿足礦區用電要求，因此，礦區結合供電網絡的實際情況，增加了無功補償裝置，以進一步減少電能損失，增加電能利用率。

近年來，鶴崗礦區對大部分配電線路進行了設備更換、改造，線路狀況有所改善，根據水利部《電力系統電壓和無功電力技術導則》的規定和電網改造的技術要求，高壓供電的工業用戶和裝有負載調整的高壓供電裝置的電力用戶其功率因數應＞0.9。礦區變電所隨對設備、線路進行了改造，但由于線路較長，分支較多，線路供電半徑大，部分供電功率因數仍達不到要求。為了避免低功率因數對供電線路、設備造成負面影響，經過計算、方案設計、評估后，礦區決定采用無功自動補償裝置對礦區配電網系統進行補償，采用集中補償和分散補償相結合的方式對輸、配電系統進行補償。

一、高壓電容器集中補償在變電站的具體應用及效果

2012年4月中旬，竣德變及其配出的10 kV配電線路改造工程竣工，5月份正式運行。5月份數據統計表明，當月配出總盤有功功率為569 400 kW，無功功率為441 903 kvar，功率因數為0.79，無功損耗量較大，經過計算和設備選型，竣德變電所決定，在10 kV母線上加裝集合式高壓電容器，采用集中補償方式對母線進行補償。礦區變電所之前采用的補償電容器需要單獨的電容器室，所需空間大，維護單量大。而BAMH集合式高壓并聯電容器是由高壓真空斷路器、串聯抗電器、氧化鋅避雷器及防電線圈等設備組成的高壓并聯電容器裝置，具有裝置結構簡單、體積小、容量大、占地面積小、安裝使用方便的優點，為全戶外式，從而大大節省了基建費用，具有良好的經濟效益和社會效益。竣德變電所10 kV母線投入無功補償裝置的補償效果見表1。

表1 竣德變電所10 kV 母線投入無功補償裝置的補償效果

二、配電無功補償裝置在配變上的應用及效果

在各分線配網中采用分散式無功補償，通過計算，給出符合優化目標的補償點位置、補償容量和變壓器分接頭的最佳位置；要考慮補償設備的投資、折舊、電價的分時計算等因素，實現補償成本最小化，綜合效益最大化。配變低壓無功補償的優點是補償后功率因數高，降損節能效果好，但由于配電變壓器的數量多、安裝地點分散，導致補償工程投資較大，運行維護工作量大，因此配電網中不可能在每個配變低壓側都進行補償，配電所決定主要在額定容量大于100 kV·A的配變低壓側進行無功補償，再在桿上進行選點無功補償，使配電網的線損降到最小。由于配電網的最小負荷和最大負荷相差大，應采用可投切并聯電容器無功補償裝置進行補償。竣德變電所10 kV配出線路安裝補償裝置后，有效解決了部分線路設備過負荷發熱引起的停電事故，提高了電能的利用率，降低了線路和變壓器中的有功功率和電能的損耗。竣德變電所10 kV配出線路投入無功補償的效果見表2。

表2 竣德變電所10 kV 配出線路投入無功補償的效果

提高設備的利用率，對于原有供電設備來講，在同樣有功功率的條件下，因功率因數提高，負荷電流減少，故在向負荷傳送功率所經過的變壓器、開關和導線等供配電設備上都增加了功率儲備，從而滿足了負荷增長的需要。如果原網絡已趨于過載，由于功率因數的提高，導致輸送無功電流減少，使系統不至于過載運行，從而發揮原有設備的潛力。對企業來說，則能降低設備的容量，減少投資費用，在一定條件下，改善后的功率因數可以降低所選變壓器容量。因此，使用無功補償可以減少初次投資費用。

無功補償還能能改善電壓質量，但是如果只追求改善電壓質量來裝設電容器是很不經濟的，無功補償的主要目的是改善功率因數，減少線損，調壓只是一個輔助作用。

三、結論

合理采用無功補償可以有效提高供電系統的功率因數，有效維持系統的電壓水平，提高系統的電壓穩定性，避免大量無功的遠距離傳輸，從而降低有功網損，減少發電費用，這是一項投資少，收效快的節能措施。并聯補償電容器原理簡單、使用方便、運行經濟、投資省，可以保證電壓合格率和合理的功率因數。礦區配網平均功率因數偏低，都有降低線損的潛力，但35 kV及以上電壓電力網和配電網無功優化的協調配合問題有待于進一步的研究。