【农村电网无功三级补偿工作的实践】电网无功优化

　　[摘要]由于低压无功负荷过大,将引起10kV公用线路功率因数偏低、电能损耗大、电压质量差,根据无功功率的平衡原理、依据无功补偿的原则,为减少无功功率在电网中的传递,通过理论分析和实例说明,提出在农村电网的配变台区集中补偿、低压线路分散补偿及动力用户随机补偿的无功三级补偿方式,是提高10kV公用线路功率因数、有效减少了整个电网中的电能损耗、改善整个电网的电压质量行之有效的措施,将有效提高设备的利用率和电网的经济运行水平。�
　　[关键词]配网无功三级补偿实践
　　中图分类号:TM-9文献标识码:A文章编号:1671-7597(2009)1110022-01
　　
　　由于电力系统中70%的无功功率消耗在配电网络和用户上,且低压网络的无功功率消耗占50%,而无功不能远距离传输,为此大量的配电变压器和下属用电的无功功率必须就地补偿。合理选择无功补偿方式,能有效地维持系统的电压水平和稳定,避免大量无功功率的远距离传输,从而降低有功网损,提高设备的利用率。
　　
　　一、概况
　　
　　某县近年来挂锁、水晶业发展较快。水晶、挂锁占有全国70%以上的市场份额,是原材料的最大集散地之一。该县电网2007年初有10kV公用线路57条,用电峰段时间10kV公用线路力率低于0.9的有18条、占31.58%,严重影响了设备的利用率和电网的经济运行。
　　
　　二、原因分析
　　
　　水晶玻璃加工业和制锁业都属于劳动密集型产业,由于技术要求不是很高,加上该县正处于资本的原始积累阶段,家庭作坊式水晶玻璃和制锁加工企业多、规模小,电动机数量多单机容量小,其中单相电动机大多为0.25kW,少数为0.38kW、0.75kW和1.0kW,三相电动机为1.2kW、1.5kW的电动机。总装机容量在10～30kW之间,其用电都通过公用变压器供电。
　　由于家庭作坊式生产的水晶玻璃加工业和制锁业不仅具有点多面广,电动机数量多单机容量小的特点,还有如下特点:
　　1.负载率偏低:设备利用率在60%以下;2.电流值偏大:设备运行时实测电流值比电动机的铭牌技术数据值大30%以上;3.电压值偏低:损耗超过l0%;4.功率因数偏小:单相电动机正常值为0.74,可实际运行时的功率因数都小于0.4。
　　
　　三、农村电网无功补偿方法的确定
　　
　　为了改善该县电网10kV公用线路力率水平,提高设备的利用率和电网的经济运行水平,结合该县电网的用电性质,决定进行低压无功补偿,主要有:低压集中补偿、低压线路分散补偿和动力用户随机补偿三种方法。
　　
　　四、低压无功补偿容量的确定
　　
　　1.低压集中补偿按配变容量的30%-40%配置,配置的规格有以下三种:配变容量在80kVA及以下,配置的容量为5×5kvar;配变容量在100kVA-200kVA,配置容量为(4×10+2×5)kvar;配变容量在200kVA-315kVA,配置容量为(4×16+2×10+2×5)kvar。
　　2.低压线路分散补偿容量配置为TBBW1-(10+5)kvar、2×10kvar、(2×10+5)kvar、(2×10+2×5)kvar等四种规格,根据线路负荷性质,按照实际负荷的10%-20%配置。
　　3.用户配电箱随机补偿容量配置为TBBW1-2×10kvar、(10+5)kvar、(2×5)kvar三种规格,按用户负荷容量的30%-40%配置。
　　
　　五、实际应用
　　
　　该县某水晶专业村,安装315kVA变压器一台,在台区安装无功补偿装置1台,有家庭作坊式的水晶加工企业12家,每户装机容量大都在20kW左右,电动机数量多且单机容量小,且都没有安装无功补偿装置,台区功率因数只有0.68,加上手工操作程序原因,使电动机空载时间较长,而电动机空载时要消耗无功功率,导致线路需要输送较大的无功功率,以平衡电动机消耗的无功功率,从而加大了线路输送电流,使线损增大大,电压降增加,导致日光灯无法正常使用。
　　理论分析:如果线路有功负荷P不变,由于加装了无功补偿设备,使无功消耗由Q减少到Q′时,功率因数从cosφ提高到cosφ′,如右图所示,那么Q-Q′就是无功补偿的容量,显然视在功率S′也比S小了。
　　假设:当电流通过线路时,有功功率P、无功功率Q、电阻R、电抗X、补偿电容的容抗X,则:
　　线路末端的电压损失可表示为:△U=[PR+Q(X-XC)]×10-3/U
　　由上式可知,在输送有功功率P不变下,提高功率因数,减少线路输送的无功负荷Q,则电压损失△U将下降,从而改善了线路末端的电压质量。
　　线路有功损耗可表示为:△P=3I2R×10-3=3P2R×10-3/(U2cos2φ)
　　由上式可知,在输送有功功率P不变下,有功损耗△P和功率因数的平方成反比,提高功率因数,可以大量减低线路有功损耗△P。当功率因数从0.68提高到0.95后,理论线损下降的百分比为:1-(0.68/0.95)2=49%;
　　变压器的实际电流下降的百分比为:1-0.68/0.95=28.5%,有效提高了变压器的利用率。
　　制定措施:在台区低压母线上安装带控制保护装置的94kvar无功补偿装置1台;在低压线路上安装带控制保护装置的TBBW1-20kvar无功补偿装置3台;总容量在30kW及以下的低压动力用户,采用在动力用户端通过控制随机补偿,安装TBBW1型无功补偿装置12台。
　　实际效果:通过对该村台区低压无功补偿的技术改造。共安装了电容无功补偿装置16台,总容量达284kvar。这些无功补偿装置投运后,使该台区的功率因数提高到0.95,线路末端的电压质量也得到了提高,电能的质量得到明显改善,日光灯能正常使用,线路损耗下降了近2个百分点。
　　附:无功补偿装置投运前后实测情况对照表
　　
　　六、结论
　　
　　通过在低压侧实行无功三级补偿,该县电网2008年10kV公用线路用电峰段时间的线路力率都达到了0.9,确保了用户的电压质量、减少电能损耗。实践证明,在无功负荷大、小电动机多、自然功率因数低的配电网上,按照配变台区集中补偿、低压线路分散补偿及动力用户随机补偿的无功三级补偿方式的有机结合,是减少整个电网中的电能损耗,改善整个电网的电压质量行之有效的方法,将有效提高设备的利用率和电网的经济运行水平。
　　
　　参考文献:
　　[1]孙成宝、李广泽,《配电网实用技术》,中国水利水电出版社.
　　[2]靳龙章、丁毓山,《电网无功补偿实用技术》,中国水利水电出版社.
　　[3]Q/JDJJ 150201-1999,《金华电业局10千伏及以下配电装置安装及验收标准》.
本文为全文原貌 未安装PDF浏览器用户请先下载安装 原版全文