10千伏及以下配網(wǎng)電容無(wú)功補(bǔ)償及節(jié)能分析

徐勝春

摘 要：隨著我國(guó)社會(huì)當(dāng)前經(jīng)濟(jì)發(fā)展的速度不斷提升，人們生活水平的不斷進(jìn)步以及整個(gè)社會(huì)電力事業(yè)的不斷發(fā)展，使得電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)正在日趨復(fù)雜，電器的存在大大方便了國(guó)民的日常生活。但是眾所周知，大量的無(wú)功功率會(huì)形成線損，為此也就給電網(wǎng)企業(yè)降低了經(jīng)濟(jì)效益，另一方面整個(gè)社會(huì)的電能消耗速度也是在大幅度的增加。為能夠進(jìn)一步節(jié)約越來(lái)越稀缺的電力能源，有效緩解供電緊張問(wèn)題，供電企業(yè)采取了很多針對(duì)性的措施。本文作者結(jié)合工作經(jīng)驗(yàn)，簡(jiǎn)要分析了10千伏及以下的配電無(wú)功補(bǔ)償、節(jié)能的方法和作用，希望供同行及廣大電力用戶參考。

關(guān)鍵詞：10千伏及以下配網(wǎng)電容；無(wú)功補(bǔ)償；節(jié)能效益

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.21.191

0 前言

在電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中的各個(gè)部分和各個(gè)環(huán)節(jié)以及各個(gè)設(shè)備，都會(huì)消耗掉許多的無(wú)功功率，當(dāng)然這對(duì)10千伏及以下配電網(wǎng)也是如此，10千伏及以下配電網(wǎng)處于電網(wǎng)的最末端，如何正確的進(jìn)行節(jié)能降耗和改善電壓質(zhì)量，對(duì)供電企業(yè)來(lái)說(shuō)就需要采取相應(yīng)的有效措施，搞好低壓無(wú)功設(shè)備的補(bǔ)償率，提高用電設(shè)備的電能利用率，改善功率因數(shù)，并且還要合理的選擇無(wú)功補(bǔ)償點(diǎn)和確定的補(bǔ)償?shù)南鄳?yīng)容量，就可以有效的降低能耗的成本和發(fā)電的成本。但是對(duì)供電企業(yè)來(lái)說(shuō)，10千伏及以下配電網(wǎng)的無(wú)功分布是十分嚴(yán)重的不合理，再加上當(dāng)前電網(wǎng)企業(yè)在配電網(wǎng)中投入的補(bǔ)償設(shè)備少以及投運(yùn)率低等現(xiàn)象也是一直存在的。

1 10千伏及以下配電網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)

10千伏及以下配電網(wǎng)絡(luò)是指在電力網(wǎng)中起電能分配作用的一類(lèi)電壓等級(jí)的電力網(wǎng)絡(luò)。10千伏及以下配電網(wǎng)一般是由配電線路和配電開(kāi)關(guān)類(lèi)的設(shè)備，再加上柱上變壓器以及配電箱等組成的配電網(wǎng)絡(luò)。由于10千伏及以下配電網(wǎng)的規(guī)模快速增長(zhǎng)，所以在供電企業(yè)保障用電客戶正常用電的基礎(chǔ)上，在設(shè)計(jì)時(shí)除保證用電客戶供電可靠性外，還必須采用與輸電網(wǎng)不同的無(wú)功補(bǔ)償方式。

2 10千伏及以下配網(wǎng)進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償?shù)囊饬x

利用合適的補(bǔ)償方式對(duì)10千伏及以下配網(wǎng)乃至電力系統(tǒng)的無(wú)功功率進(jìn)行補(bǔ)償，可以使得設(shè)備的無(wú)功功率穩(wěn)定在適合配電網(wǎng)正常運(yùn)行的區(qū)段值域內(nèi)進(jìn)行，供電企業(yè)也會(huì)在少部分的配電網(wǎng)中加入相應(yīng)的設(shè)備，這樣就能夠大大的降低配電線路中無(wú)功及有功功率的損耗。

在10千伏及以下配網(wǎng)的實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，不僅10千伏及以下配網(wǎng)的各種電力負(fù)荷在正常運(yùn)行過(guò)程中也會(huì)吸收一定的無(wú)功功率，而且10千伏及以下配網(wǎng)中的網(wǎng)絡(luò)元件會(huì)對(duì)無(wú)功功率產(chǎn)生一定的消耗，使得有功功率因流動(dòng)和傳輸?shù)臒o(wú)功功率產(chǎn)生損耗，對(duì)10千伏及以下配網(wǎng)將產(chǎn)生不良的影響。

3 10千伏以及以下配電網(wǎng)在運(yùn)行過(guò)程中存在的相關(guān)問(wèn)題

從我國(guó)現(xiàn)階段的電網(wǎng)以及社會(huì)的進(jìn)步方面進(jìn)行分析，10千伏及以下配電網(wǎng)在運(yùn)行過(guò)程中存在問(wèn)題主要包括：

一是當(dāng)前經(jīng)濟(jì)發(fā)展，人們對(duì)于電能的需求大大增加，配電網(wǎng)與用電客戶的聯(lián)系較為密切，這就導(dǎo)致10千伏及以下配電網(wǎng)的負(fù)荷增長(zhǎng)速度變得越來(lái)越快，這也就導(dǎo)致供電企業(yè)在配電網(wǎng)的無(wú)功補(bǔ)償方面花費(fèi)的時(shí)間、精力較大，再加上10千伏及以下配網(wǎng)補(bǔ)償設(shè)備出現(xiàn)問(wèn)題，供電企業(yè)不能夠全方位的規(guī)劃10千伏及以下配電網(wǎng)的補(bǔ)償設(shè)備。二是10千伏及以下配網(wǎng)的補(bǔ)償方式是在附近相對(duì)集中的變電站內(nèi)采用大容量的電容器進(jìn)行，很容易造成無(wú)功的過(guò)補(bǔ)償；再加上10千伏配電線路的路徑較長(zhǎng)，導(dǎo)致10千伏及以下配網(wǎng)的線路損耗較大。

4 10千伏及以下配網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償存在困難的方面及難以解決的問(wèn)題

一是配電線路的組合較為復(fù)雜。由于閉環(huán)設(shè)計(jì)的配電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)多為提高供電質(zhì)量，10千伏及以下配電網(wǎng)除了考慮基本的功率平衡和電壓約束等條件限制外，在考慮10千伏以及以下配電網(wǎng)各種其他客觀條件的限制方面下的功夫及采取的措施較為欠缺，不能夠形成合理科學(xué)的解決方法。雖然供電企業(yè)可以在配電網(wǎng)運(yùn)行達(dá)到較好的補(bǔ)償效果，但是對(duì)配電網(wǎng)的分支線路的復(fù)雜性以及施工的艱巨性同樣會(huì)給出不一樣的效果，因此使得無(wú)功補(bǔ)償優(yōu)化算法更為復(fù)雜。

二是對(duì)10千伏以及以下配電網(wǎng)的約束條件較多。在10千伏配電網(wǎng)的無(wú)功補(bǔ)償，在一般的正常情況下，所有的配電線路出線的變電站在優(yōu)化中一般情況下是相互獨(dú)立的，但是如果采取多種組合方式的配電線路運(yùn)行方式，盡管可以通過(guò)潮流計(jì)算優(yōu)化的變電站選址位置，但由于人口密集，還可能會(huì)造成一些配電線路及配電設(shè)備的無(wú)功補(bǔ)償工作更加的難以實(shí)現(xiàn)。此外，10千伏以及以下配電網(wǎng)常見(jiàn)的制約因素包括線損約束，線路容量約束等等。

三是相關(guān)的10千伏以及以下配電網(wǎng)因素短期變化大。10千伏以及以下配電網(wǎng)是直接面向用電客戶的，近階段無(wú)功補(bǔ)償工作難免需要充分考慮遠(yuǎn)期發(fā)展的相關(guān)要求，在相應(yīng)的供電企業(yè)供電區(qū)域的具體分布情況下，短期時(shí)間內(nèi)容易產(chǎn)生較大的變化，另外整個(gè)配電網(wǎng)也需要適應(yīng)各種變化做相應(yīng)的調(diào)整。

5 10千伏以及以下配電網(wǎng)的無(wú)功補(bǔ)償方式的確定

一是10千伏以及以下配電網(wǎng)隨機(jī)補(bǔ)償方式。10千伏以及以下配電網(wǎng)的隨器補(bǔ)償是將配電網(wǎng)中低壓電容器在配電變壓器的低次側(cè)進(jìn)行連接，以補(bǔ)償相應(yīng)的空載無(wú)功一種補(bǔ)償方式。為防止電動(dòng)機(jī)退出運(yùn)行會(huì)產(chǎn)生較大的自激過(guò)電壓，補(bǔ)償容量要不大于電動(dòng)機(jī)的空載無(wú)功負(fù)荷。隨機(jī)補(bǔ)償?shù)倪@種形式具有用電設(shè)備運(yùn)行時(shí)無(wú)功補(bǔ)償投入，不需頻繁調(diào)整補(bǔ)償容量等優(yōu)點(diǎn)。

二是10千伏以及以下配電網(wǎng)隨器補(bǔ)償方式。10千伏以及以下配電網(wǎng)的跟蹤補(bǔ)償一般情況下是以配電網(wǎng)的無(wú)功補(bǔ)償投切裝置作為其主要的控制裝置，將低壓的電容器組在大用戶的低壓母線上進(jìn)行的一種補(bǔ)償方式。

三是10千伏以及以下配電網(wǎng)的自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償方式。這種方式可以將低壓側(cè)的電容器組與電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中進(jìn)行并接，將通過(guò)控制與電動(dòng)機(jī)的同時(shí)投切方式進(jìn)行相應(yīng)的補(bǔ)償。

6 10千伏以及以下配電網(wǎng)補(bǔ)償方式的綜合比較

通過(guò)以上分析可知，各類(lèi)的10千伏及以下配電網(wǎng)的無(wú)功補(bǔ)償方式各有其優(yōu)缺點(diǎn)，具體說(shuō)明和分析見(jiàn)下表，供電企業(yè)或用電客戶可根據(jù)下表進(jìn)行分析判斷，選出合適的低壓配電無(wú)功補(bǔ)償裝置及方式。

綜上所述，隨機(jī)補(bǔ)償適用于10千伏及以下配電網(wǎng)的補(bǔ)償電動(dòng)機(jī)，可較好地限制10千伏以及以下配電網(wǎng)無(wú)功峰荷。對(duì)于容量在50kVA及以上的專(zhuān)用變壓器來(lái)說(shuō)，采用隨器補(bǔ)償是非常值得的一種做法。在自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償與隨機(jī)、隨器補(bǔ)償?shù)慕?jīng)濟(jì)性接近時(shí)，應(yīng)優(yōu)先選用自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償方式。

7 10千伏以及以下配電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償?shù)膶?shí)際節(jié)能方案

（1）確定10千伏以及以下配電網(wǎng)中配電線路的補(bǔ)償容量。對(duì)于10千伏以及以下配電網(wǎng)，供電企業(yè)的相關(guān)專(zhuān)業(yè)人員在設(shè)計(jì)、工作以及開(kāi)展無(wú)功補(bǔ)償計(jì)算時(shí)一定要以最大程度地降低配電網(wǎng)中的線損為最佳的設(shè)置原則。在當(dāng)前電網(wǎng)運(yùn)行的一般情況下，無(wú)功補(bǔ)償裝置的容量最好為線路平均無(wú)功負(fù)荷的66%，在對(duì)10千伏以及以下配電網(wǎng)的配電線路上的無(wú)功補(bǔ)償裝置的容量進(jìn)行設(shè)置時(shí)，在安裝無(wú)功補(bǔ)償裝置時(shí)，一定到對(duì)待裝10千伏以及以下配電網(wǎng)的線路的實(shí)際負(fù)荷情況進(jìn)行全面的調(diào)查、分析。

（2）確定好10千伏以及以下配電網(wǎng)裝置的安裝位置。對(duì)于10千伏以及以下配電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償裝置安裝的位置和補(bǔ)償點(diǎn)的容量要進(jìn)行合理的規(guī)劃，及時(shí)修補(bǔ)出現(xiàn)的線路損壞，保障電力能源的可持續(xù)利用，不斷滿足經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)電力能源的需求。在安裝無(wú)功能補(bǔ)償裝置時(shí)，要以達(dá)到就地平衡為原則，減少10千伏以及以下配電網(wǎng)主線路的無(wú)功用電流。

8 無(wú)功補(bǔ)償裝置在10千伏及以下配網(wǎng)中的節(jié)能效果

本位作者以自己?jiǎn)挝坏?0千伏以及以下配電網(wǎng)對(duì)無(wú)功補(bǔ)償?shù)木唧w事例進(jìn)行了說(shuō)明，對(duì)東平供電公司在無(wú)功補(bǔ)償裝置運(yùn)用到10千伏及以下配網(wǎng)中的節(jié)能效果進(jìn)行了簡(jiǎn)要的分析與說(shuō)明，希望能夠給各位同行提供借鑒與參考。東平供電公司的實(shí)際低壓配電網(wǎng)中，有變壓器的型號(hào)為S11-M-200/10。分析后配電系統(tǒng)一個(gè)月的運(yùn)行過(guò)程得出，其功率因數(shù)已經(jīng)由沒(méi)有安裝配電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償裝置時(shí)的0.57提升到了現(xiàn)在安裝補(bǔ)償裝置時(shí)的0.86，提高的幅度是相當(dāng)大的，這直接給東平供電企業(yè)及用電客戶帶來(lái)十分顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

9 結(jié)束語(yǔ)

配電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償方案在電力系統(tǒng)中是非常重要的一部分，相關(guān)技術(shù)人員在進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償方案的選擇時(shí)一定要依據(jù)配電網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)實(shí)情況，科學(xué)的配電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償方案直接影響著電力系統(tǒng)的安全可靠性以及經(jīng)濟(jì)性，為此針對(duì)10千伏以及以下配電網(wǎng)存在的問(wèn)題及難點(diǎn)采取合理的措施進(jìn)行解決。

參考文獻(xiàn)：

[1]王濤.10kV及以下配網(wǎng)電容無(wú)功補(bǔ)償及其節(jié)能[J].通訊世界，2016，

10（18）：57-58.

[2]肖修斌.10千伏及以下配網(wǎng)電容無(wú)功補(bǔ)償與節(jié)能的淺析[J].中華民居，2011（11）：663-664.

[3]陳大志.10kV及以下配網(wǎng)電容無(wú)功補(bǔ)償與節(jié)能分析[J].機(jī)電信息，2013（03）：11.

[4]羅立軍.關(guān)于利用電容器無(wú)功補(bǔ)償進(jìn)行節(jié)能降耗的探討[J].廣西電業(yè)，2009（01）：90-92.