李建海，張 帥

(河間市電力局，河北河間062450)

0 引言

近年來，隨著農(nóng)網(wǎng)、城網(wǎng)改造及農(nóng)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化工作的開展，河間市供電公司開始應(yīng)用10 kV線路動態(tài)補償、低壓無功隨線補償?shù)刃录夹g(shù)，不斷優(yōu)化無功補償結(jié)構(gòu)，改善電能質(zhì)量、降低電網(wǎng)損耗，全市10 kV線路平均功率因數(shù)現(xiàn)由原來的0.89上升到0.91，10 kV線損率下降到了4.11%，為提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和擴(kuò)大社會效益找出一條新思路。

1 傳統(tǒng)無功補償方式的局限性

河間市電力局轄區(qū)內(nèi)共有10 kV線路158條，共計3 022 km，公用變壓器低壓臺區(qū)1 764個，用戶配電變壓器7 182臺，擔(dān)負(fù)著河間市區(qū)和20個鄉(xiāng)鎮(zhèn)的24萬用電客戶的日常生產(chǎn)生活用電，年供電量8.98億kW·h。長期以來，在農(nóng)網(wǎng)設(shè)備管理中，特別是10 kV分支排灌線路、用戶產(chǎn)權(quán)的線路以及低壓線路，由于歷史原因和涉及用戶投資等問題，部分設(shè)備無功補償欠缺，致使無功負(fù)荷增長不均衡，負(fù)荷的季節(jié)性特點突出，負(fù)荷曲線起伏較大，出現(xiàn)高峰時段部分線路超負(fù)荷、低谷時段沒人用電現(xiàn)象，功率因數(shù)高低不穩(wěn)。同時，設(shè)備數(shù)量大，線路分布廣，也加大了傳統(tǒng)無功補償管理的難度。

2 無功動態(tài)補償?shù)膬?yōu)化

配電網(wǎng)無功優(yōu)化要堅持“全面規(guī)劃、合理布局、分級補償、就地平衡”的原則，逐步推廣先進(jìn)的無功動態(tài)補償新技術(shù)、新設(shè)備。就降損節(jié)能效果來說，最有效手段就是實現(xiàn)就地補償，因此把重點應(yīng)放在中低壓配電網(wǎng)方面，即在10 kV線路原有固定補償?shù)幕A(chǔ)上，適當(dāng)采用免維護(hù)動態(tài)連續(xù)調(diào)節(jié)功能的無功補償裝置，在低壓配電臺區(qū)采用電能質(zhì)量同步補償裝置和低壓無功動態(tài)補償裝置，實現(xiàn)無功補償由靜態(tài)到動態(tài)的轉(zhuǎn)變，由原來補償基準(zhǔn)點到補償發(fā)源點的轉(zhuǎn)變，由局部補償?shù)饺W(wǎng)綜合優(yōu)化補償?shù)霓D(zhuǎn)變，全面提高無功補償裝置的技術(shù)裝備水平。

3 主要實施方案

3.1 10 kV線路的無功補償

根據(jù)10 kV線路長、分支多、負(fù)荷分散的特點，對10 kV線路主要采用分段、分散補償和集中補償方式，制定相應(yīng)的補償容量，優(yōu)化設(shè)備的補償位置，提高電壓質(zhì)量。對供電半徑較長的線路，由于末端負(fù)荷的急劇增加，使無功負(fù)荷向后移動，這樣補償?shù)闹攸c必須向末端移動。在全部158條10 kV線路上采用“三分之二法”進(jìn)行線路無功固定補償。

為了解決固定無功補償裝置補償容量欠補或過補的問題，減少維護(hù)操作強度，根據(jù)線路的電壓、無功、功率因數(shù)等參數(shù)，確定在多條功率因數(shù)較低的10 kV線路安裝無功自動跟蹤補償裝置，以單級或多級組合方式控制并聯(lián)電容器組的投切，補償無功，從而提高了線路的功率因數(shù)和電壓質(zhì)量。目前，共在南洼線556路、行韓線5477路、西君線5462路等11條10 kV線路上應(yīng)用了無功動態(tài)補償技術(shù)。

3.2 10 kV配電變壓器臺區(qū)的無功補償

由于河間市部分農(nóng)村區(qū)域經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，農(nóng)村公用配電變壓器的小工廠和家用負(fù)荷增長較快，按照試點先行、以點帶面的做法，在認(rèn)真分析、測算低壓線路數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，充分利用臺區(qū)原有設(shè)備，應(yīng)用無功自動補償?shù)木C合配電箱，在低壓線路上安裝了低壓線路無功補償器，在小村村、果子洼村、西莊村等25個試點臺區(qū)應(yīng)用了低壓隨線補償技術(shù)。

根據(jù)農(nóng)網(wǎng)電網(wǎng)無功補償“集中補償與分散補償相結(jié)合，以分散補償為主”的原則，對100 kVA以上的工副業(yè)配電變壓器都安裝了自動補償JP柜裝置，此裝置可根據(jù)負(fù)荷變化情況自動投入或退出補償，其補償容量達(dá)到配變?nèi)萘康?5%以上，功率因數(shù)水平提高到0.92左右。針對農(nóng)業(yè)排灌配電變壓器多、季節(jié)性應(yīng)用較頻繁的特點，該公司專門設(shè)計了帶隨機補償功能的預(yù)付費磁卡表箱，從低壓負(fù)荷側(cè)對無功進(jìn)行補償。目前75%以上的機井計量控制箱具備了隨機補償裝置。

3.3 用戶無功補償

由于家用電器的應(yīng)用使非線性負(fù)荷用戶迅速增長，給本來無功配置不足的配電電網(wǎng)加重了負(fù)擔(dān)，致使電網(wǎng)用戶側(cè)的無功需求較大且不能就地平衡，電網(wǎng)電壓明顯下降，有時會威脅電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行。因此，對用戶的用電設(shè)備需進(jìn)行就地補償，加裝隨機補償電容，即將電容器組與用電設(shè)備的供電回路并聯(lián)。改善電壓質(zhì)量，提高功率因數(shù)，減少線損，提高電機的可靠性和利用率。

4 應(yīng)用效果分析

4.1 10 kV配電網(wǎng)效益分析

由于10 kV線損的高低受計量裝置誤差、管理人員素質(zhì)、無功損耗、線路絕緣水平等諸多因素影響，為排除這些因素干擾，下面以南洼線556路10 kV線路為例(以補償前后的實際運行數(shù)據(jù)為計算輸入值)分析比較無功自動補償投運前后的經(jīng)濟(jì)效益。

南洼線556線路主要參數(shù)及優(yōu)化補償前后對比如表1所示。

表1 南洼線556線路主要參數(shù)及優(yōu)化補償前后對比

由于線損和電流的平方成正比，輸電線上的電流越大，線損就越大。在不改變電網(wǎng)輸送能力的前提下，提高電網(wǎng)的功率因數(shù)，就能夠減小輸電線上的電流，減小線損。如果功率因數(shù)從cos Φ1提升到cos Φ2，當(dāng)輸電線上的電流減少為I'時，可節(jié)省的線路損耗為

如1 kW·h按照0.5元計算，運行1 a可直接節(jié)約費用為

該線路無功動態(tài)補償裝置投資8.22萬元，可以算出收回投資的年限為8.22/2.96=2.78 a。以1臺無功動態(tài)補償裝置10 a的壽命期計算，剩余的7.22 a節(jié)省的電費為2.96×7.22=21.37萬元。

4.2 低壓配電變壓器臺區(qū)效益分析

興村鄉(xiāng)小村村主要有家庭電動繡花、花生脫皮等小副業(yè)56戶，村西公用變壓器的容量為100 kVA，副業(yè)用電設(shè)備負(fù)荷為65 kW，臺區(qū)低壓線路為1.8 km，由于電機負(fù)載率較低，變壓器容量利用率較低，變壓器嚴(yán)重超載，所帶用戶不能同時運行。為了取得完整的數(shù)據(jù)，在安裝低壓電容器前后對低壓線路實測電流、電壓、功率因數(shù)、用電功率進(jìn)行了比較。低壓隨線無功補償裝置功率因數(shù)由補償前的0.71提高到0.92，變壓器二次側(cè)電流由151 A減少到106 A，臺區(qū)年低壓線損下降了1.11個百分點。

該臺區(qū)年供電量32.21萬kW.h，每年節(jié)省費用322 100×1.11%×0.5=1 788元。臺區(qū)的低壓隨線無功補償裝置共投資6 900元，收回投資的年限為6 900/1 788=3.86 a。以低壓隨線無功補償裝置10a的壽命期計算，剩余的6.14 a節(jié)省的電費為1 788×6.14=10 978元，投資回報率仍然較高。

4.3 其它效益

a.功率因數(shù)的提高，使供電設(shè)備釋放出更多容量，提高了主變、配變供電能力，緩解了電網(wǎng)壓力和供需矛盾，減少了相當(dāng)數(shù)額的設(shè)備增容投資。

b.減少了線路末端電壓降，提高了電能質(zhì)量，節(jié)約了能源，為農(nóng)村小企業(yè)的發(fā)展提供了可靠的能源保障，擴(kuò)大了潛在的農(nóng)村電力市場。