作者/柴寶石，國網(wǎng)河北省電力公司順平縣供電分公司

分析10KV線路無功優(yōu)化補(bǔ)償系統(tǒng)的應(yīng)用

作者/柴寶石，國網(wǎng)河北省電力公司順平縣供電分公司

隨著我國對電能的需求越來越大，我國電網(wǎng)的電能供應(yīng)壓力越來越緊張，10KV線路做為我國供電網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分，在供電過程中如果不能采取一定的措施，就會造成極大的電能損耗，極大增加了電力企業(yè)的運(yùn)營成本，不符合我國節(jié)約能源的發(fā)展戰(zhàn)略。因此，對10KV線路進(jìn)行無功優(yōu)化補(bǔ)償技術(shù)的應(yīng)用十分必要。本文對10KV線路無功優(yōu)化補(bǔ)償系統(tǒng)的必要性做出了深入的研究和分析，明確了無功優(yōu)化補(bǔ)償系統(tǒng)在10KV線路應(yīng)用的重要性，并依此對10KV線路優(yōu)化補(bǔ)償系統(tǒng)進(jìn)行簡要的分析，提出無功優(yōu)化補(bǔ)償系統(tǒng)在10KV線路中的應(yīng)用實踐，以此確保電網(wǎng)供電質(zhì)量和效率的大幅提升，推動我國的電網(wǎng)建設(shè)進(jìn)程，使電能損耗得到最大幅度的降低，實現(xiàn)我國對能源節(jié)約、環(huán)境保護(hù)的戰(zhàn)略構(gòu)想。

10KV線路；無功優(yōu)化補(bǔ)償系統(tǒng)；遺傳算法；應(yīng)用實踐

引言

隨著我國用電負(fù)荷的不斷增加，對無功功率的需求也有了很大程度的增長，相比于從前以照明為主的有功功率損耗，現(xiàn)代民眾生活水平的增加，使其產(chǎn)生了大量的家用電器，而這也將其轉(zhuǎn)變?yōu)橐约矣秒娖鳛橹鞯臒o功功率的消耗，因此需要采取無功優(yōu)化補(bǔ)償系統(tǒng)對這部分無功功率進(jìn)行相應(yīng)的優(yōu)化和補(bǔ)償，以此確保線損的降低，確保用戶電壓質(zhì)量，實現(xiàn)就地平衡的優(yōu)化補(bǔ)償原則。無功優(yōu)化補(bǔ)償系統(tǒng)主要通過分散和集中的形式，并將自動與固定進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，從而形成三種補(bǔ)償辦法，第一種是對10KV線路的母線上采取15%的主變?nèi)萘縼韺ρa(bǔ)償電容器組進(jìn)行集中的安裝。第二種是通過低壓補(bǔ)償電容器柜的安裝。第三種是對10KV線路中所形成的眾多負(fù)荷中心匹配相應(yīng)符數(shù)的補(bǔ)償電容器組。相比于前兩種補(bǔ)償辦法，最后一種補(bǔ)償辦法的優(yōu)點更高，它能使補(bǔ)償裝置進(jìn)行高度集中，方便管理的同時，也加強(qiáng)了對設(shè)備的利用，并且還能對10KV線路的母線中進(jìn)行補(bǔ)償電容器組安裝的弊病予以避免，從而使無功傳輸大大降低，特別是一些線路過長或功率因數(shù)不高的相關(guān)線路，通過在負(fù)荷側(cè)通過桿上無功補(bǔ)償，其見效非常明顯。而無功補(bǔ)償優(yōu)化系統(tǒng)就是采用的對線路進(jìn)行桿上集中補(bǔ)償?shù)霓k法。桿上集中補(bǔ)償中的難點就在于對補(bǔ)償?shù)攸c的確定，補(bǔ)償?shù)攸c只是被局限在了負(fù)荷的節(jié)點位置，而通過桿上集中補(bǔ)償，利用無功補(bǔ)償裝置，可以將其安裝在10KV線路的任何一個非負(fù)荷節(jié)點位置上。由此，無功優(yōu)化補(bǔ)償系統(tǒng)中，對容量大小的明確和無功補(bǔ)償?shù)牡攸c是依據(jù)非負(fù)荷節(jié)點中的補(bǔ)償算法來明確的，它是以年運(yùn)行費用最小做為目標(biāo)函數(shù)，采用遺傳算法進(jìn)行計算，從而對補(bǔ)償節(jié)點的位置及容量值進(jìn)行得出。然后在鄰域中，再次通過遺傳算法公式，計算出最優(yōu)的非節(jié)點補(bǔ)償位置，并明確最優(yōu)補(bǔ)償容量數(shù)值。在上述理論基礎(chǔ)上進(jìn)行研究和論證，以工程角度進(jìn)行闡述，創(chuàng)新出10KV線路無功優(yōu)化補(bǔ)償系統(tǒng)，這個系統(tǒng)集合了控制回路和電氣主回路，并且高、低壓元器件放置在戶外箱中，實現(xiàn)對關(guān)聯(lián)電容器組的自化動投切，并且運(yùn)行性能更加可靠，成本也很經(jīng)濟(jì)，安裝維護(hù)等都非常簡便，尤其適合上柱桿上使用，從而顯著提高了線路功率因數(shù)，降低了電壓在運(yùn)輸過程中的損耗，提高了供電的質(zhì)量。

1. 10KV線路無功優(yōu)化補(bǔ)償系統(tǒng)的必要性

眾所周知，10KV線路所構(gòu)建的電網(wǎng)，在運(yùn)行階段是進(jìn)行有功功率傳輸?shù)?，但難免會存在一部分的無功功率，這部分無功功率的傳輸增加了電能的損耗。我們可以根據(jù)公式進(jìn)行了解，其中無功功率U值的大小取決于電壓損耗的大小，U值越小△S就越小。對電能損耗來說，當(dāng)Z、R、B是固定值情況下，可以得到功率損耗的計算公式，即，從計算公式可以看出，當(dāng)電壓在一定范圍的時候，電網(wǎng)損耗△Z是與U2R成正比關(guān)系的，無功功率U的數(shù)值越高，那么就代表電能損耗情況越大。而通過無功優(yōu)化補(bǔ)償系統(tǒng)的采用，能夠有效減少這部分無功功率的傳輸，從而減少了電能的損耗，以此實現(xiàn)電能損耗降低的目的，而這也正是無功補(bǔ)償系統(tǒng)的工作原理。無功補(bǔ)償系統(tǒng)主要是利用在傳輸線路中通過安裝無功補(bǔ)償設(shè)備，例如并聯(lián)電容器設(shè)備等，以此確保對無功功率的減少，提高10KV線路傳輸?shù)目煽啃?，使其能夠進(jìn)行良好運(yùn)轉(zhuǎn)。并且，無功優(yōu)化補(bǔ)償系統(tǒng)還具有投資相對較少見較非常顯著的優(yōu)勢，減少了電力企業(yè)的運(yùn)營成本，并且符合國家對節(jié)能減排的戰(zhàn)略規(guī)劃。無功補(bǔ)償系統(tǒng)的補(bǔ)償方式主要分為四種，第一種是對配電線路的分散補(bǔ)償方式，第二種是對用戶負(fù)荷就地補(bǔ)償方式，第三種是變電所集中補(bǔ)償方式，第四種是負(fù)荷測的集中補(bǔ)償方式。隨著我國民眾對用電需求越來越大，用電負(fù)荷也在日益升高，這就使得電網(wǎng)在運(yùn)行過程中，產(chǎn)生了很多的無功負(fù)荷，如果僅僅只利用一種方式進(jìn)行優(yōu)化補(bǔ)償，是很難滿足我國電網(wǎng)對用電負(fù)荷的補(bǔ)償需求的。因此，必須采取多種優(yōu)化補(bǔ)償方式對其進(jìn)行補(bǔ)償，以此才能確保無功優(yōu)化補(bǔ)償系統(tǒng)的科學(xué)性、合理性。

2. 10KV線路無功優(yōu)化補(bǔ)償系統(tǒng)的應(yīng)用

2.1 關(guān)于補(bǔ)償容量和補(bǔ)償點的明確

10KV線路中線損的有功損耗總量，主要由兩部分構(gòu)成，其一是有功電流在運(yùn)輸和流動過程中所產(chǎn)生的損耗。其二是無功電流在運(yùn)輸流動過程中所產(chǎn)生的損耗。在10KV線路對補(bǔ)償電容器進(jìn)行安裝，能夠使無功電流降低，以此使這些無功電流在流動過程中產(chǎn)生的有功損耗降低。由此可知，對補(bǔ)償容量和補(bǔ)償點進(jìn)行明確是達(dá)到預(yù)期目標(biāo)的核心過程。當(dāng)前最常采用也是技術(shù)較為完善的是利用非節(jié)點的方法形成補(bǔ)償算法公式，即通過遺傳算法的計算公式來對最優(yōu)節(jié)點進(jìn)行尋找，以此確定出最佳的經(jīng)過優(yōu)化的補(bǔ)償點位置和補(bǔ)償容量。這種計算方法是在無功優(yōu)化補(bǔ)償系統(tǒng)的費用沒有增加的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)非節(jié)點補(bǔ)償位置和容量的計算，這種計算方法的補(bǔ)償形式，能有利提高電壓，并且還能最大程度地降低線損。

2.2 關(guān)于補(bǔ)償位置的明確

補(bǔ)償位置的明確非常重要，它決定著預(yù)期目標(biāo)能否實現(xiàn)，所以在進(jìn)行10KV線路無功優(yōu)化補(bǔ)償系統(tǒng)的應(yīng)用時，一定要對補(bǔ)償位置進(jìn)行明確，在安裝過程中，要確保其能遵守就地平衡的選取原則，從而對安裝地點進(jìn)行選取。并且，要盡量對10KV線路主干線中的無功電流進(jìn)行最大程度的降低，以此為目標(biāo)，對補(bǔ)償位置進(jìn)行選取。依據(jù)相關(guān)研究和實踐項目來分析，對每條線路中進(jìn)行一臺無功補(bǔ)償柜的安裝，其安裝位置應(yīng)該盡量在線路負(fù)荷的三分之二位置。并在安裝時，還要對無功補(bǔ)償?shù)娜萘窟M(jìn)行科學(xué)合理的配置，以此對電容器的最優(yōu)安裝地點進(jìn)行明確，在安裝以后，能有效實現(xiàn)對電壓質(zhì)量的改善，并且使線損獲得最大程度的降低。

2.3 無功優(yōu)化補(bǔ)償系統(tǒng)的技術(shù)要求

無功優(yōu)化補(bǔ)償系統(tǒng)在進(jìn)行應(yīng)用實踐過程中，應(yīng)遵循其技術(shù)要求進(jìn)行安裝，總的來看，在10KV線路當(dāng)中，其無功補(bǔ)償?shù)募夹g(shù)參數(shù)與技術(shù)要求如下：其一是對泄漏比距數(shù)值的明確，泄漏比距通常要不小于24毫米每千伏才可。其二是投切開關(guān)的安裝規(guī)范，要確保高壓真空接觸器的安裝。其三是接線的型式，應(yīng)盡量選用單星型，并且保證其在接線過程中，中性點不會接觸到地面。其四是電容器組帶自放電電阻的檢查和維修，在對電容器組帶進(jìn)行維修和檢查過程中，應(yīng)對電容器組內(nèi)的所剩余的電壓放電，并在五分鐘以內(nèi)將其從工作電壓降到50伏以下才可，并保證在十分鐘之內(nèi)能夠?qū)⑹Ｓ嚯妷喝糠懦鋈?，以此保證電容器組的操作和檢修安全。其五是10KV線路用電流互感器的型號規(guī)定，要求其為LZKW—10型，并且具備開啟功能。其六是無功補(bǔ)償箱的箱體材質(zhì)，要確保其為不銹鋼，防止產(chǎn)生銹蝕現(xiàn)象。其七是對鐵構(gòu)件的要求，要求其在構(gòu)件外面進(jìn)行鍍鋅處理，確保鐵構(gòu)件不會在長期的風(fēng)吹日曬中產(chǎn)生銹蝕。其八是對額定電壓的要求，要確保其額定電壓為10.5千伏左右，并且最高電壓不得大于12千伏。其九是系統(tǒng)設(shè)備的連接處要采用銅線。其十是對電容器采取保護(hù)措施。無功優(yōu)化補(bǔ)償系統(tǒng)都對這些方面有明確的技術(shù)要求。

2.4 無功優(yōu)化補(bǔ)償系統(tǒng)的管理和維護(hù)

無功優(yōu)化補(bǔ)償系統(tǒng)的管理和維護(hù)非常重要，它影響到預(yù)期補(bǔ)償效果的實現(xiàn)。因此，一定要做好無功優(yōu)化補(bǔ)償系統(tǒng)的相關(guān)管理工作和維護(hù)工作。這也需要我們在進(jìn)行無功優(yōu)化補(bǔ)償系統(tǒng)應(yīng)用時，要實現(xiàn)對現(xiàn)場進(jìn)行動態(tài)管理的方式，例如觀察系統(tǒng)設(shè)備是否依據(jù)規(guī)定的安裝方法和參數(shù)進(jìn)行自動投切等。如有必要，還要確保在進(jìn)行補(bǔ)償裝置投切時，對10KV線路的電流及功率因數(shù)變化情況進(jìn)行檢查，是否符合預(yù)期變化范圍等。通過強(qiáng)化無功優(yōu)化補(bǔ)償系統(tǒng)的管理和維護(hù)工作，來加強(qiáng)該系統(tǒng)的應(yīng)用實踐。

3. 結(jié)語

本文通過對10KV線路無功優(yōu)化補(bǔ)償系統(tǒng)的必要性進(jìn)行深入的分析，明確了10KV線路無功優(yōu)化補(bǔ)償系統(tǒng)的作用和運(yùn)行方式，并對10KV線路無功優(yōu)化補(bǔ)償系統(tǒng)做出了分析，從而提出了關(guān)于10KV線路無功優(yōu)化補(bǔ)償系統(tǒng)的應(yīng)用實踐，在應(yīng)用過程中提出了對補(bǔ)償容量和補(bǔ)償點的明確、并對補(bǔ)償位置進(jìn)行了分析，提出了關(guān)于無功優(yōu)化補(bǔ)償系統(tǒng)的技術(shù)要求及管理和維護(hù)方法，以此確保無功優(yōu)化補(bǔ)償系統(tǒng)在10KV線路中得到有效應(yīng)用，從而推動我國電網(wǎng)建設(shè)水平的進(jìn)一步提高，實現(xiàn)電力企業(yè)低本增效的發(fā)展目標(biāo)。

＊ [1]甘小勇,魏小明,冉旭明,朱永勝,時國強(qiáng).10kV無功補(bǔ)償方案的優(yōu)化設(shè)計[J].四川兵工學(xué)報,2012,(12)：3—7

＊ [2]孫國凱,洪溯,劉永亮,喬路麗.基于GPRS和PLC的10kV線路無功補(bǔ)償系統(tǒng)設(shè)計[J].沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報,2012,(03)：11—15

＊ [3]周云成,樸在林,付立思,羅巖.10kV配電網(wǎng)無功優(yōu)化自動化控制系統(tǒng)設(shè)計[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制,2011,(02)：21—26