山東茌平縣調(diào)對提高變電站10kV母線功率因數(shù)工作的探索

耿長路，李汝寧，宋啟金（國網(wǎng)山東省電力公司茌平縣供電公司，山東 聊城 252100）

山東茌平縣調(diào)對提高變電站10kV母線功率因數(shù)工作的探索

耿長路，李汝寧，宋啟金
（國網(wǎng)山東省電力公司茌平縣供電公司，山東 聊城 252100）

功率因數(shù)是電力系統(tǒng)的一個(gè)重要技術(shù)數(shù)據(jù)，是衡量電氣設(shè)備效率高低的一個(gè)量化指標(biāo)。提高功率因數(shù)可以降低電網(wǎng)的損耗，改善電能的質(zhì)量。針對茌平電網(wǎng)內(nèi)部分變電站存在10kV母線功率因數(shù)偏低的情況，茌平縣調(diào)在提高變電站10kV母線功率因數(shù)方面進(jìn)行了初步的探索與實(shí)踐。

電力系統(tǒng)；功率因數(shù)；10kV母線功率因數(shù)

0　引言

在電力系統(tǒng)中，發(fā)電機(jī)或變壓器等都有一個(gè)額定容量，它們輸出的平均功率的大小取決于負(fù)載功率因數(shù)的大小。功率因數(shù)越低，輸出的平均功率越小，設(shè)備的利用率就越低。另外，當(dāng)負(fù)載的平均功率一定時(shí)，功率因數(shù)越低，輸電線路上的電壓損失和功率損耗就越大。因此，提高功率因數(shù)具有重要的經(jīng)濟(jì)意義。

1　提高電網(wǎng)功率因數(shù)的意義

（1）提高電網(wǎng)的傳輸能力，改善設(shè)備的利用率。由功率因數(shù)的定義可以得到有功功率與視在功率的關(guān)系：P=S cosθ （1）

當(dāng)有功負(fù)荷一定時(shí)，若功率因數(shù)越大，所需的視在功率就越小，無功負(fù)荷就越小。由此可見，提高功率因數(shù)可以充分發(fā)揮設(shè)備的潛力，提高設(shè)備的利用率［1］。

（2） 降低線路末端的電壓損失，改善電壓質(zhì)量。電網(wǎng)線路的電壓損失如下式所示：

式中，P是線路的有功負(fù)荷；Q是線路的無功負(fù)荷；R與X分別是線路的電阻與電抗。由（2）式可以看出，當(dāng)線路輸送的有功功率P一定時(shí)，提高功率因數(shù)可以降低線路末端的電壓損失。

2　茌平電網(wǎng)功率因數(shù)調(diào)查

山東省電力調(diào)度控制中心下發(fā)的《配網(wǎng)調(diào)控管理規(guī)程》中規(guī)定：10kV母線功率因數(shù)一般不得低于0.95［2］。我們從iES-600系統(tǒng)中調(diào)取了2015年度茌平電網(wǎng)內(nèi)18座變電站的10kV母線功率因數(shù)平均值，發(fā)現(xiàn)110kV新城變電站、35kV馮屯變電站及35kV韓屯變電站的10kV母線功率因數(shù)偏低，不符合規(guī)程中的規(guī)定，其功率因數(shù)平均值僅為0.928，需要采取措施來改善此三座變電站的10kV母線功率因數(shù)。

3　茌平縣調(diào)為提高功率因數(shù)所采取的措施

我們討論匯總了可能造成變電站10kV母線功率因數(shù)偏低的因素，匯總?cè)缦拢孩艣]有及時(shí)調(diào)整無功補(bǔ)償裝置容量；⑵無功補(bǔ)償裝置陳舊，容量偏小；⑶諧波污染；⑷無功補(bǔ)償裝置選型不當(dāng)；⑸沒有及時(shí)排除接地故障；⑹調(diào)控人員配置偏少；⑺沒有對調(diào)控人員進(jìn)行相關(guān)業(yè)務(wù)培訓(xùn)；⑻變電站AVC系統(tǒng)使用率低。

我們針對匯總出的8種因素，逐一進(jìn)行分析排查，最終確定了引起茌平電網(wǎng)內(nèi)功率因數(shù)偏低的因素主要有：⑴沒有及時(shí)調(diào)整無功補(bǔ)償裝置容量。其中110kV新城站并聯(lián)電容器單組容量過大，投入即過補(bǔ)，導(dǎo)致電壓偏高。⑵無功補(bǔ)償裝置陳舊，容量偏小。⑶變電站AVC系統(tǒng)使用率低，茌平電網(wǎng)內(nèi)18座變電站中，僅有5座變電站配備了AVC系統(tǒng)。針對這三種種情況，我們制定了相應(yīng)的措施。

（1）對110kV新城變電站并聯(lián)電容器進(jìn)行分組改造。我們結(jié)合茌平電網(wǎng)負(fù)荷現(xiàn)狀對各變電站無功補(bǔ)償裝置進(jìn)行了容量校核計(jì)算，對變電站技改工作提出合理建議。針對110kV新城變電站無功補(bǔ)償裝置單組容量過大，我們通知設(shè)備運(yùn)檢部門對其進(jìn)行分組改造，拆除部分單只電容器，使容量達(dá)到與負(fù)荷相匹配的數(shù)值，即可滿足電網(wǎng)運(yùn)行的需求，又提高了110kV新城變電站的功率因數(shù)水平。

（2）對35kV馮屯變電站、韓屯變電站無功補(bǔ)償裝置進(jìn)行更換改造。針對35kV馮屯變電站、韓屯變電站近年來負(fù)荷增長較快，但無功補(bǔ)償裝置陳舊且容量偏小，對這兩座變電站的無功補(bǔ)償裝置進(jìn)行更換。更換完畢后，變電站10kV母線功率因數(shù)平均值已達(dá)到了規(guī)程中規(guī)定的指標(biāo)值。

（3）對茌平電網(wǎng)AVC系統(tǒng)不能正常使用的變電站建議相關(guān)專業(yè)進(jìn)行處理。對不能正常使用的變電站，我們及時(shí)通知通信、自動化專業(yè)組處理，保證變電站AVC系統(tǒng)能夠正常使用。

4　實(shí)施效果

通過實(shí)施以上措施，茌平電網(wǎng)內(nèi)變電站10kV母線功率因數(shù)平均值達(dá)到0.96，我們采取措施后取得的效果進(jìn)行了效益分析。

（1）顯性效益。當(dāng)電網(wǎng)輸送功率一定時(shí)，設(shè)P為輸送的有功功率，R為系統(tǒng)電阻，△P1為功率因數(shù)提高前的損耗，△P2為功率因數(shù)提高后的損耗，則系統(tǒng)損耗減少為：

減少損耗的百分比為：

式中，I1=P/（3U1cosθ1），I2=P/（3U2cosθ2），為分析方便，認(rèn)為U1=U2，則減少損耗的百分比為：

代入功率因數(shù)提高前后的數(shù)值計(jì)算后得出減少損耗的百分比為8.7%。

（2）隱性效益。提高10kV母線功率因數(shù)的同時(shí)，也提升了茌平電網(wǎng)電壓質(zhì)量，農(nóng)網(wǎng)低電壓情況得到了有效改善，提升了公司國有企業(yè)為民服務(wù)的良好形象。

茌平縣調(diào)將此次探索實(shí)踐的內(nèi)容寫入了班組大講堂中，對全員進(jìn)行培訓(xùn)，同時(shí)要求對茌平電網(wǎng)各變電站10kV母線功率因數(shù)進(jìn)行持續(xù)追蹤，按季度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，確保功率因數(shù)平均值保持在規(guī)程中規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)值以上，為茌平電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供了強(qiáng)力保障。

5　結(jié)束語

提高功率因數(shù)必然會對國家的能源利用、企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益起到積極的促進(jìn)作用，是保證電力系統(tǒng)電能質(zhì)量、降低損耗以及安全運(yùn)行所必不可少的條件［3］。提高電網(wǎng)功率因數(shù)是一項(xiàng)需要持之以恒不斷改善和提升的系統(tǒng)工程，它既需要國家在規(guī)章制度和監(jiān)管機(jī)制方面加以規(guī)范，也需要設(shè)備運(yùn)行、檢修、施工以及用戶等單位加以重視，只有這樣，才能使功率因數(shù)始終保持在較高的水平。

［1］戰(zhàn)佩艷.提高功率因數(shù)的意義及其方法［J］.通化師范學(xué)院學(xué)報(bào)，2005，26（02）：40-42.

［2］國網(wǎng)山東省電力公司.山東電網(wǎng)配網(wǎng)調(diào)度控制管理規(guī)程［M］.山東：山東科學(xué)技術(shù)出版社，2015.

［3］張繼賢.低壓電網(wǎng)提高功率因數(shù)的補(bǔ)償技術(shù)探討［J］.有色冶金節(jié)能，2012，2（01）：34-36，43.

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.14.146