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

        2016-12-05 11:04:38周星國(guó)網(wǎng)湖南省電力公司物資公司湖南長(zhǎng)沙410000
        低碳世界 2016年22期
        關(guān)鍵詞:配電網(wǎng)

        周星(國(guó)網(wǎng)湖南省電力公司物資公司,湖南 長(zhǎng)沙410000)

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

        周星(國(guó)網(wǎng)湖南省電力公司物資公司,湖南 長(zhǎng)沙410000)

        本文從配網(wǎng)電容無(wú)功補(bǔ)償?shù)姆诸悺⒁?guī)劃原則以及重要性等等方面分析了10kV及以下配網(wǎng)電容無(wú)功補(bǔ)償,同時(shí)從補(bǔ)償電容量、無(wú)功補(bǔ)償裝置兩方面分析了無(wú)功補(bǔ)償裝置在10及以下配網(wǎng)中的節(jié)能方法。

        10kV及以下配網(wǎng)電容;無(wú)功補(bǔ)償;節(jié)能

        引言

        配電網(wǎng)無(wú)功功率補(bǔ)償是改善電壓質(zhì)量和節(jié)能降耗的有效途徑。合理選擇無(wú)功補(bǔ)償點(diǎn)和確定補(bǔ)償容量,不但可以維持電網(wǎng)系統(tǒng)的電壓水平和穩(wěn)定性,而且還能夠有效的避免無(wú)功的遠(yuǎn)距離傳輸,從而降低能耗和發(fā)電成本。但是,與用電量的增加速度相比,配電網(wǎng)的建設(shè)速度相對(duì)較慢尤其是無(wú)功分布不合理、補(bǔ)償設(shè)備少以及投運(yùn)率低等現(xiàn)象一直存在,致使難以保證系統(tǒng)運(yùn)行電壓,同時(shí)電網(wǎng)能耗問(wèn)題也越來(lái)越明顯。筆者根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)對(duì)10kV及以下配網(wǎng)電容無(wú)功補(bǔ)償及節(jié)能進(jìn)行了初步的分析與探討。

        1 10kV以及以下配電網(wǎng)存在的問(wèn)題

        從現(xiàn)階段來(lái)看,10kV及以下配電網(wǎng)存在問(wèn)題主要包括以下六個(gè)方面:①配電系統(tǒng)負(fù)荷增長(zhǎng)速度相對(duì)較快,過(guò)負(fù)荷損壞部分機(jī)械裝備,同時(shí)也在一定程度上增加了無(wú)功需求,從而導(dǎo)致無(wú)功缺額較大;②多數(shù)運(yùn)行的補(bǔ)償設(shè)備出現(xiàn)老化現(xiàn)象,其中部分補(bǔ)償設(shè)備處于停運(yùn)狀態(tài),絕大多數(shù)農(nóng)村用戶既沒(méi)有考核補(bǔ)償設(shè)備的功率,也沒(méi)有全方位的規(guī)劃補(bǔ)償設(shè)備,同時(shí)運(yùn)行的補(bǔ)償設(shè)備不合理,導(dǎo)致無(wú)功缺額偏大而難以滿足正常的無(wú)功需求;③線路損耗較大,電壓質(zhì)量往往在用電高峰期相對(duì)較低;④補(bǔ)償方式主要是在變電站集中補(bǔ)償大容量的電容器,由線路輸送無(wú)功補(bǔ)償線路缺額,違背了“分層分級(jí)補(bǔ)償,就地平衡”原則;⑤10kV線路較長(zhǎng),有的甚至超過(guò)了50km,由于線路沒(méi)有安裝必要的補(bǔ)償設(shè)備,導(dǎo)致線路損耗較大,降低了電能質(zhì)量;⑥無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備在線路中的安裝位置不當(dāng),容易引起通信中斷。

        2 配網(wǎng)電容無(wú)功補(bǔ)償規(guī)劃的原則

        配電網(wǎng)電容無(wú)功補(bǔ)償規(guī)劃應(yīng)當(dāng)遵循“分級(jí)分區(qū)補(bǔ)償、就地平衡”的原則,確保無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備的布局科學(xué)合理。

        2.1 總體與局部平衡的結(jié)合

        無(wú)功電源的布局不當(dāng)回會(huì)引起局部地區(qū)的無(wú)功電力難以實(shí)現(xiàn)平衡,從而導(dǎo)致部分變電站或線路的無(wú)功電力出現(xiàn)過(guò)多或過(guò)少以及無(wú)功功率規(guī)模流動(dòng)的現(xiàn)象。無(wú)功功率的長(zhǎng)距離輸送和交換,在一定程度上提高了配電網(wǎng)的損耗。因此,在進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償規(guī)劃時(shí),應(yīng)當(dāng)以總體平衡為基礎(chǔ),研究局部無(wú)功補(bǔ)償方案,以獲得優(yōu)化組合,從而實(shí)現(xiàn)達(dá)到最理想的無(wú)功補(bǔ)償目的。

        2.2 以中、低壓配電網(wǎng)補(bǔ)償為主,其它補(bǔ)償方案相結(jié)合

        對(duì)于變電站而言,集中補(bǔ)償主要是指補(bǔ)償主變壓器的無(wú)功損耗和降低變電站以上輸配線路的無(wú)功傳輸,從而減少電網(wǎng)損耗。低壓配電網(wǎng)的線損約占全網(wǎng)總損耗的70%,因此,應(yīng)當(dāng)以低壓配電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償為主,其它補(bǔ)償方案相結(jié)合,以有效的減少配電網(wǎng)全網(wǎng)的總損耗。

        2.3 電力部門(mén)補(bǔ)償與用戶補(bǔ)償?shù)慕Y(jié)合

        為了有效的降低配電網(wǎng)中無(wú)功功率的輸送,提高電壓質(zhì)量,補(bǔ)償用戶的功率因數(shù),要求無(wú)功功率的就地補(bǔ)償和就地平衡,多數(shù)采取配電變壓器低壓側(cè)補(bǔ)償?shù)姆绞剑虼?,電力部門(mén)和用戶必須共同進(jìn)行補(bǔ)償。

        2.4 以配網(wǎng)降損為主,降損與調(diào)壓的結(jié)合

        配電網(wǎng)無(wú)功規(guī)劃的主要目的是:就地平衡無(wú)功電力,有效降低網(wǎng)損,提高用戶側(cè)的電壓質(zhì)量,在配電網(wǎng)安全向用戶供電的基礎(chǔ)之上,積極探求理想的無(wú)功補(bǔ)償經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

        3 配網(wǎng)電容無(wú)功補(bǔ)償?shù)姆诸?/h2>

        3.1 按電容器是否投切進(jìn)行分類

        在配電網(wǎng)中,用于無(wú)功補(bǔ)償?shù)牟⒙?lián)電容器組可以分為不可投切電容器組和可投切電容器組兩大類。

        3.1.1 采用不投切電容器的固定補(bǔ)償方式

        此類補(bǔ)償方式具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、投資小等特點(diǎn),是我國(guó)配電網(wǎng)早期發(fā)展過(guò)程中最主要補(bǔ)償方式。但是,這種補(bǔ)償方式具有很多問(wèn)題,如果根據(jù)最大負(fù)荷來(lái)補(bǔ)償,那么非常容易導(dǎo)致在負(fù)荷低峰期即后半夜電壓較高時(shí)電容器不能自行切除,從而產(chǎn)生無(wú)功過(guò)剩的現(xiàn)象;如果根據(jù)最小負(fù)荷來(lái)補(bǔ)償,那么在多數(shù)時(shí)間內(nèi)就難以滿足系統(tǒng)必要的無(wú)功需求。同時(shí),由于電容器可能會(huì)與鄰近變壓器發(fā)生諧振而損壞變壓器,電網(wǎng)運(yùn)行的安全系數(shù)就會(huì)降低。另外,這種補(bǔ)償方式并不能有效的縮小電壓的波動(dòng)范圍,而只能提高用戶側(cè)的電壓水平,并未真正解決無(wú)功不足的問(wèn)題。這種補(bǔ)償常常比較適合于負(fù)荷隨時(shí)間變化不大的條件下,難以滿足現(xiàn)代電力系統(tǒng)快速發(fā)展的客觀需求。

        3.1.2 使用可投切電容器組分組投切的動(dòng)態(tài)補(bǔ)償

        嵌入式自動(dòng)化技術(shù)的快速發(fā)展顯著的改善了電容器投切裝置的控制器,可以根據(jù)電壓、無(wú)功、時(shí)間、功率因素和無(wú)功等進(jìn)行分組、分相、分時(shí)投切電容器組來(lái)滿足必需的無(wú)功需求,有效的解決了固定補(bǔ)償所存在的問(wèn)題。對(duì)于季節(jié)性負(fù)荷和日波動(dòng)較大負(fù)荷而言,電容器自動(dòng)投切裝置都可以為系統(tǒng)提供有效的無(wú)功補(bǔ)償容量。但是,在投資方面,與固定補(bǔ)償?shù)碾娙萜餮b置經(jīng)濟(jì)性相比,電容器自動(dòng)投切裝置成本相對(duì)較高,經(jīng)濟(jì)性不容樂(lè)觀。

        3.2 按電容器安裝位置的分類方式

        現(xiàn)階段,此種分類方式主要的包括四類,電容器的安裝如圖1。

        圖1 配電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償方式

        3.2.1 變電站集中固定補(bǔ)償

        變電站集中固定補(bǔ)償(方式1)是指在變電站或10kV母線側(cè)安裝無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)集中補(bǔ)償,通過(guò)向系統(tǒng)輸入大量的無(wú)功來(lái)降低網(wǎng)損和改善電能質(zhì)量。此種補(bǔ)償方式主要優(yōu)點(diǎn)表現(xiàn)為:①在變電站內(nèi)運(yùn)行環(huán)境較好,安裝維護(hù)方便;②容易控制,受外界影響較小,使用壽命長(zhǎng);③由于主變壓器容量大,降損效果顯著,安全性和經(jīng)濟(jì)性都較好。不足之處主要表現(xiàn)為:①無(wú)法補(bǔ)償線路的無(wú)功缺額;②由于需要配置保護(hù)和控制投切電容器的相關(guān)設(shè)備,成本相對(duì)較高;③降損作用較低,無(wú)法解決下一級(jí)電網(wǎng)的網(wǎng)損。

        3.2.2 0.4kV側(cè)集中補(bǔ)償

        現(xiàn)階段,此種補(bǔ)償方式是配電網(wǎng)采用的主要補(bǔ)償方式,是指通過(guò)在配電變壓器380V側(cè)集中補(bǔ)償?shù)姆椒ǎǚ绞?),滿足配電變壓器及輸電線路必需的無(wú)功需求,就地提供負(fù)荷的無(wú)功缺額,避免無(wú)功的大量流動(dòng),在一定程度上補(bǔ)償配電變壓器和10kV線路的無(wú)功需求,改善電壓質(zhì)量。這種補(bǔ)償方式可以采用靜態(tài)補(bǔ)償和動(dòng)態(tài)補(bǔ)償,其中靜態(tài)補(bǔ)償較為常用。

        3.2.3 10kV線路桿上無(wú)功補(bǔ)償

        10kV線路桿上無(wú)功補(bǔ)償方式(方式3)是指在配電變壓器高壓側(cè)節(jié)點(diǎn)和10kV線路加裝由電容器組構(gòu)成的線路補(bǔ)償裝置,其中最為普遍的是將并聯(lián)電容器組安裝在電桿上形成單桿補(bǔ)償或者雙桿補(bǔ)償。這種補(bǔ)償方式的主要優(yōu)點(diǎn)表現(xiàn)為:①成本較低;②作用于補(bǔ)償線路上的無(wú)功缺額,達(dá)到就地補(bǔ)償?shù)哪繕?biāo),降低10kV線路能損;③提高配電網(wǎng)功率因素,降低線路損耗升高電壓。不足之處是:①不能補(bǔ)償變壓器缺少的無(wú)功;②受環(huán)境因素影響大;③需結(jié)合其他補(bǔ)償方式。

        3.2.4 0.4kV末端分散補(bǔ)償

        0.4 kV末端分散補(bǔ)償(方式4)是指在0.4kV末端直接采用并聯(lián)電容器組來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)功補(bǔ)償,這種補(bǔ)償方式的主要對(duì)象為大型企業(yè)和用電較為集中的客戶。這種方式的主要優(yōu)點(diǎn)包括:①控制方便;②成本較低;③安裝方便。不足之處是:如果按照最大無(wú)功缺額來(lái)進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償,那么當(dāng)線路處于負(fù)荷低谷狀態(tài)時(shí)補(bǔ)償設(shè)備極易出現(xiàn)無(wú)功偏大和使用效率較低等現(xiàn)象。

        4 無(wú)功補(bǔ)償?shù)闹匾?/h2>

        作為保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定的重要因素之一,無(wú)功補(bǔ)償不但對(duì)于提升電網(wǎng)運(yùn)行功率和降低電器設(shè)備容量等具有十分重要的作用,而且還能夠在很大程度上減少線路損耗率,提高供電過(guò)程中線路運(yùn)輸有功功率的比率,這對(duì)于提高電網(wǎng)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益具有重要的推動(dòng)作用。

        4.1 降低線損

        作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要支柱行業(yè),供電企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益直接受到線損率的影響。就農(nóng)村基層供電企業(yè)而言,降低電線損耗是電力企業(yè)非常重視的問(wèn)題。配電網(wǎng)無(wú)功能補(bǔ)償能夠有效的提高線路的運(yùn)輸功率,從而提高企業(yè)電能的利用率和減少用電成本。

        4.2 改善電壓質(zhì)量

        電能使用和居民生活直接受供電質(zhì)量的影響。在供電過(guò)程中,線路的首尾電壓存在一定的壓降,其升降與電流是同步進(jìn)行的。因此,利用無(wú)功能補(bǔ)償使電流量降低,可以有效的改善供電質(zhì)量和提高電能利用率。

        5 無(wú)功補(bǔ)償裝置在10及以下配網(wǎng)中的節(jié)能方法

        5.1 確定補(bǔ)償容量

        在對(duì)線路進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償時(shí),容量設(shè)置需要盡可能的降低線損。一般情況下,無(wú)功補(bǔ)償?shù)难b置容量以占平均無(wú)功負(fù)荷的2/3為宜。在無(wú)功補(bǔ)償裝置的安裝過(guò)程中,應(yīng)當(dāng)首先計(jì)算和分析線路的實(shí)際符合數(shù),以確定無(wú)功補(bǔ)償裝置的容量范圍。

        5.2 確定安裝位置

        在無(wú)功補(bǔ)償裝置的安裝過(guò)程中,應(yīng)當(dāng)遵循“就地平衡”的原則,盡可能減少線路的無(wú)功電流。同時(shí),每條線路以安裝1臺(tái)無(wú)功補(bǔ)償裝置為宜。另外,應(yīng)當(dāng)科學(xué)規(guī)劃無(wú)功補(bǔ)償裝置的安裝位置和補(bǔ)償點(diǎn)容量,對(duì)于線路損壞要進(jìn)行及時(shí)的修補(bǔ),確保電能的持續(xù)利用,以滿足經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)電能的需求。

        6 結(jié)語(yǔ)

        本文分析了10kV以及以下配電網(wǎng)存在的問(wèn)題,配網(wǎng)電容無(wú)功補(bǔ)償?shù)姆诸?、?guī)劃原則以及重要性,同時(shí)簡(jiǎn)要介紹了無(wú)功補(bǔ)償裝置在10及以下配網(wǎng)中的節(jié)能方法。從目前來(lái)看,我國(guó)配電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償仍有很多不足之處需要加以改善和提高,這對(duì)于電力系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)降耗節(jié)能的目標(biāo)具有極為重要的作用。

        [1]李婷婷.10kV配電網(wǎng)節(jié)能降損研究[D].華南理工大學(xué),2010.

        [2]李亞明.配電網(wǎng)節(jié)能降耗探討[J].科技傳播,2015(12):79~80.

        [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].電氣工程與自動(dòng)化,2013(3):11~12.

        [4]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(1):146~147.

        TM714.3

        A

        2095-2066(2016)22-0088-02

        2016-7-14

        周 星(1982-),男,工程師,本科,主要從事電力物資管理、配網(wǎng)等工作。

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