長距離、低負荷條件下功率因數的優化

張磊

摘 要：本文分析了查干淖爾礦井在建設時期，負荷較低，加之供電線路較長的情況下，系統功率因數低的問題。通過潮流計算得出不同負荷情況下的潮流分布，為無功補償方案提供了理論依據，并針對現場情況，對TCR靜態無功補償裝置進行調整，在不同負荷情況下采取相應的補償方式。

關鍵詞：遠距離；低負荷；無功補償；TCR靜態無功補償

1 查干淖爾礦供電系統概況

1.1 電源現狀

冀中能源峰峰集團查干淖爾礦位于內蒙古錫林郭勒盟阿巴嘎旗境內，煤礦設計生產能力為800萬t/年，本變電站的調度關系由錫林郭勒盟區調實施一級調度。電源來自東約98km處錫林浩特220kV變電站，中間64km處設有德力格爾110kV變電站供電。供電導線為LGJ-185/65km。礦井西約4km處有1座查干淖爾35kV變電站作為臨時第二電源。

1.2 查干淖爾礦110kV變電站概況

查干淖爾礦110kV變電站主變規模為遠期3×25MVA，本期2×25MVA，電壓等級110/10kV。礦井110kV變電站10kV母線上最大計算負荷23361kVA。110kV出線遠期4回，本期3回。10kV出線遠期38回，本期26回。無功補償及諧波濾波裝置按功率因數補償到0.95以上計算，10kV母線上裝設2套5400kvar高壓無功動態補償及諧波治理裝置，共補償容量為10800kvar（為基波補償容量）。本變電站采用分層、分布式微機監控變電站自動化監控系統。采用無人值班的運行方式，變電站設置低頻低壓減載裝置。

2 查干淖爾礦110KV供電系統功率因數低問題的提出

自2010年1月變電站投運以來，隨著主、副、風三井凍結施工結束，土建施工也接近尾聲，用電負荷大幅減小，使用容量僅為1000kW左右。相對于25000kVA的變壓器容量，實際使用負荷嚴重偏低，出現“大馬拉小車”的現象。主變無功損耗增大，功率因數大幅下降的現象特別嚴重。電費中的基本電費和力調電費占總電費的比例加大，生產及生活用電的單價提高，生產成本提高。加之60多km的線路產生的固定容性無功對功率因數調節產生重要影響。

查干淖爾礦110kV變電站無功補償裝置為TCR靜態無功自動補償裝置，該套裝置可根據負荷情況自行調節控制電容電抗的切入情況，以滿足無功補償的既定要求，其參數采樣點位于查干淖爾礦110kV變電站10kV母線段。當地供電部門計費計量的電量采樣點位于德峰Ⅰ線起點德力格爾變電站德峰Ⅰ線出現間隔。這就出現了無功補償計量點和供電部門計費計量點不一致的情況，這60多km線路產生的容性無功對查干淖爾供電系統的功率因數產生了極為重要的影響，嚴重降低了功率因數。

3 系統潮流計算分析

在查干淖爾礦區負荷較小，單臺主變運行，且由德峰Ⅰ線單獨供電的情況下，從線路起點至主變低壓側的等值電路如圖1（線路采用Ⅱ型集中參數表示，變壓器采用Γ型電路）所示：

標準化即是對重復性事物及概念所做的統一規定。延用到變電站的操作中，即是將大量操作中的重復性工作用最佳的處理方案確定下來，

下面計算為保證A點（線路首端計量點）功率因數為0.9，在各種不同負荷水平下C點處的有功功率、無功功率和應達到的功率因數，進一步估算在工區負荷功率因數為0.8左右時的無功盈虧數量。

4 基于不同負荷水平，無功補償的優化

查干淖爾礦110kV變電站裝有TCR靜態自動無功補償裝置，可根據負荷情況自行選擇投切電容電抗。在不同的運行方式下，線路產生的電容功率差別很大，不適宜采用自動控制，只有以手動方式才能實現無功最優補償。

手動補償方式為TCR系統在特殊情況下運行的方式，通過調節感性無功觸發角K值，非線性的控制感性無功的投入量。由于K值與電抗的非線性關系，以及線路無功功率隨負荷變動而變動的原因，K值與功率因數無直接的線性關系，只能通過實驗找到二者的聯系規律。

5 經濟社會效益

通過調整優化無功補償方案，功率因數得到很大的改善，在節能環保和經濟運行等方面產生較大效益，對今后新建煤礦或其他基建項目建設永久變電站提供了寶貴經驗。

參考文獻

[1]朱耀輝.提高配電網的功率因數，優化無功配置[J].黑龍江科技信息，2009，（17）：31.

（作者單位：冀中能源峰峰集團錫林郭勒盟查干淖爾礦籌建處）