農(nóng)村配電網(wǎng)中無功補(bǔ)償?shù)奶接慱secret

1、農(nóng)村配電網(wǎng)中無功補(bǔ)償?shù)奶接慏iscussion on reactive power compensation for rural distribution system摘要：本文介紹了農(nóng)村配電網(wǎng)無功功率的現(xiàn)狀、無功補(bǔ)償?shù)呐渲迷瓌t、比較了五種補(bǔ)償方式的優(yōu)缺點(diǎn)。分析了配電網(wǎng)無功補(bǔ)償?shù)淖饔眉凹夹g(shù)問題, 最后指出了配電網(wǎng)中無功補(bǔ)償存在的一些問題。關(guān)鍵詞：配電網(wǎng)無功補(bǔ)償無功功率Abstract：This paper presents the current situation of reactive power and the principle of reactive power compensati

2、on for rural distribution system. it compares 5 ways of reactive compensation ，analyses the function and technical problems in reactive compensation for rural distribution system. At last, the author points out that some questions should be considered on reactive power compensation.Keywords：distribu

3、tion system reactive compensation reactive power近幾年，特別是農(nóng)網(wǎng)改造以來，大量輸變電設(shè)備在農(nóng)村配電網(wǎng)中廣泛投入運(yùn)行，對提高農(nóng)村電網(wǎng)的供電能力、改善電能質(zhì)量和降低網(wǎng)損等方面發(fā)揮了重要作用。但在實(shí)際運(yùn)行中，也暴露出一些問題，特別是無功補(bǔ)償問題比較嚴(yán)重，沒有達(dá)到對農(nóng)村配電網(wǎng)無功合理補(bǔ)償?shù)哪康?，下面結(jié)合農(nóng)村配電網(wǎng)中無功補(bǔ)償?shù)默F(xiàn)狀，著重對無功補(bǔ)償?shù)呐渲迷瓌t、無功補(bǔ)償?shù)姆绞胶蜔o功補(bǔ)償?shù)男б孢M(jìn)行闡述和分析。1 農(nóng)村配電網(wǎng)中無功功率現(xiàn)狀在農(nóng)村配電網(wǎng)中，大多數(shù)電力負(fù)荷是感性負(fù)載，異步電動(dòng)機(jī)、感應(yīng)電爐、交流電焊機(jī)、日光燈等設(shè)備是無功功率的主要消耗者。另外，感應(yīng)電動(dòng)

4、機(jī)和中小容量配電變壓器，它們各占農(nóng)村電力負(fù)荷的60%和20%以上。同時(shí)，由于其分散，季節(jié)性強(qiáng)，配電線路供電半徑大，分支線多及用電設(shè)備的配套和使用管理不夠合理，“大馬拉小車”、輕載和空載運(yùn)行情況比較嚴(yán)重，因此占用無功比例較大，加之無功規(guī)劃長期未能引起足夠的重視，無功電源與無功占用不平衡，造成農(nóng)村配電網(wǎng)功率因數(shù)偏低和電壓質(zhì)量低劣，并引起功率損耗和電網(wǎng)損耗增加。因此，對農(nóng)村配電網(wǎng)無功負(fù)荷優(yōu)化補(bǔ)償應(yīng)引起足夠的重視。2無功補(bǔ)償?shù)呐渲迷瓌t從電網(wǎng)無功功率消耗的基本狀況可以看出 ,各級(jí)電網(wǎng)絡(luò)和輸變電設(shè)備都要消耗一定數(shù)量的無功功率 ,而低壓配電網(wǎng)所占比重最大。為了最大限度地減少無功功率在電網(wǎng)中的傳輸,提高輸配電

5、設(shè)備的功率降低電網(wǎng)的線路損耗,無功補(bǔ)償?shù)脑瓌t是“全面規(guī)劃,合理布局,分級(jí)補(bǔ)償,地平衡。”具體要求是：（）總體平衡與局部平衡相結(jié)合,既要滿足全網(wǎng)的總無功平衡,又要滿足分線、分站的無功平衡。（）分散補(bǔ)償與集中補(bǔ)償相結(jié)合,以分散補(bǔ)償為主。分散補(bǔ)償指在配電網(wǎng)絡(luò)中分散的負(fù)荷區(qū) ,如配電線路、配電變壓器和大用戶的用電設(shè)備等進(jìn)行的無功補(bǔ)償。集中補(bǔ)償是在變電站集中裝設(shè)較大容量的電容器進(jìn)行補(bǔ)償。其目的就是做到無功就地平衡,減少其長距離輸送，有效降低線損。（）降損與調(diào)壓相結(jié)合 ,以降損為主。這是針對線路長,分支多,負(fù)荷分散,功率因數(shù)低的線路。這種線路最顯著的特點(diǎn)是負(fù)荷率低,線路損失大,若對此線路補(bǔ)償,可明顯提高線

6、路的供電能力。（）供電部門的無功補(bǔ)償與用戶補(bǔ)償相結(jié)合。在配電網(wǎng)絡(luò)中 ,因?yàn)闊o功功率約60%消耗在配電變壓器中,其余消耗用戶的用電設(shè)備中。若兩者配合不好,就可能造成空載或輕載是過補(bǔ)償，而在滿負(fù)荷時(shí)欠補(bǔ)償，使補(bǔ)償失去意義,所以必須由電力部門和用戶共同進(jìn)行補(bǔ)償。3配電網(wǎng)無功補(bǔ)償方式的比較提高功率因數(shù)的主要方法是采用低壓無功補(bǔ)償技術(shù),通常采用的方法主要有五種：變電站集中補(bǔ)償、隨器補(bǔ)償、配電線路桿上補(bǔ)償、隨機(jī)補(bǔ)償、跟蹤補(bǔ)償。31變電站集中補(bǔ)償為分級(jí)平衡電網(wǎng)的無功,在變電站進(jìn)行集中補(bǔ)償,補(bǔ)償裝置包括并聯(lián)電容器、同步調(diào)相機(jī)、靜止補(bǔ)償器等,其作用是提高電網(wǎng)的功率因數(shù), 改善系統(tǒng)終端變電站的母線電壓,補(bǔ)償變電站

7、主變壓器和高壓輸電線路的無功損耗。這些補(bǔ)償裝置一般集中接在變電站10kV母線上,因此具有管理容易、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)是這種補(bǔ)償方式對配電網(wǎng)的降損作用非常小。32隨器補(bǔ)償隨器補(bǔ)償是指將低壓電容器通過低壓熔斷器接在配電變壓器二次側(cè),以補(bǔ)償配電變壓器空載無功的補(bǔ)償方式。配電變壓器在輕載或空載時(shí)的空載勵(lì)磁無功是農(nóng)網(wǎng)無功負(fù)荷的主要部分，隨器補(bǔ)償?shù)膬?yōu)點(diǎn)是接線簡單,維護(hù)管理方便,能有效地補(bǔ)償配電變壓器空載無功,就地平衡該部分農(nóng)網(wǎng)無功基荷,從而提高配電變壓器利用率,降低網(wǎng)損,提高用戶的功率因數(shù),改善用戶的電壓質(zhì)量,具有較高的經(jīng)濟(jì)性,是目前無功補(bǔ)償最有效的手段之一。缺點(diǎn)是由于配電變壓器的數(shù)量多、安裝地點(diǎn)分散,

8、因此補(bǔ)償工作的投資比較大,運(yùn)行維護(hù)工作量大。33 配網(wǎng)桿上無功補(bǔ)償桿上無功補(bǔ)償即通過在線路桿塔上安裝電容器實(shí)現(xiàn)無功補(bǔ)償。線路補(bǔ)償宜單點(diǎn)補(bǔ)償；控制方式應(yīng)從簡,一般不設(shè)分組投切；補(bǔ)償容量也不宜過大,避免出現(xiàn)輕載過補(bǔ)償現(xiàn)象；保護(hù)也要簡化,主要采用熔斷器和避雷器作為過流和過電壓保護(hù)。線路補(bǔ)償方式主要提供線路和公用變壓器需要的無功,該種方式具有投資小、見效快、便于操作等優(yōu)點(diǎn),適用于功率因數(shù)低、負(fù)荷重的長線路。缺點(diǎn)是由于桿上安裝的并聯(lián)電容器遠(yuǎn)離變電站，容易出現(xiàn)保護(hù)不易配置、控制成本高,重載情況下補(bǔ)償不足等問題。34隨機(jī)補(bǔ)償隨機(jī)補(bǔ)償就是將低壓電容器組與電動(dòng)機(jī)并接,通過控制、保護(hù)裝置與電機(jī)同時(shí)投切的一種無功補(bǔ)

9、償方式。隨機(jī)補(bǔ)償適用于補(bǔ)償電動(dòng)機(jī)的無功消耗,以補(bǔ)償勵(lì)磁無功為主，可較好的限制配電網(wǎng)無功峰荷，減少配電線路的損耗,同時(shí)還可以提高電動(dòng)機(jī)的出力。隨機(jī)補(bǔ)償?shù)膬?yōu)點(diǎn)是用電設(shè)備運(yùn)行時(shí),無功補(bǔ)償投入；用電設(shè)備停運(yùn)時(shí),補(bǔ)償設(shè)備也退出 ,而且不需要頻繁調(diào)整補(bǔ)償容量 ,隨機(jī)補(bǔ)償方式具有投資少、占位小、安裝容易、維護(hù)簡單及事故率低等特點(diǎn)。 35跟蹤補(bǔ)償跟蹤補(bǔ)償是指將低壓電容器組裝設(shè)在大用戶配電變壓器低壓側(cè)的補(bǔ)償方式。這種補(bǔ)償方式主要適用于100kVA以上的專用配電變壓器用戶,可以替代隨機(jī)、隨器兩種補(bǔ)償方式,補(bǔ)償效果好。跟蹤補(bǔ)償?shù)膬?yōu)點(diǎn)是可較好地跟蹤無功負(fù)荷的變化,運(yùn)行方式靈活,補(bǔ)償效果好。但缺點(diǎn)是控制保護(hù)裝置復(fù)雜 ,

10、先期投資相對較大。4無功補(bǔ)償?shù)淖饔眉靶б娣治?1合理加裝無功補(bǔ)償設(shè)備，可以改善電壓質(zhì)量圖1為一條簡化的等值電路（忽略電力線路對地導(dǎo)納） 圖1 短線路等值電路圖中：U1電源側(cè)電壓 U2負(fù)荷側(cè)電壓 P2有功負(fù)荷 Q2無功負(fù)荷Qc無功補(bǔ)償容量 R線路等值電阻 X線路等值電抗未補(bǔ)償時(shí)線路的電壓降的簡化計(jì)算公式為： （1）安裝補(bǔ)償容量為Qc的無功補(bǔ)償后，線路的電壓降為： （2）比較（1）式和（2）式可見 ，一般情況下XR，故可略去（1）式和（2）式中的2項(xiàng)，則償容量為Qc的電容器后引起電壓升高為： （）42合理加裝無功補(bǔ)償設(shè)備，可以降低線損。當(dāng)線路輸送的有功功率一定，功率因數(shù)為時(shí)，流過線路的電流為；安裝

11、無功補(bǔ)償設(shè)備后功率因數(shù)提高為時(shí)，流過線路的電流為。則：（）（）（）由上述公式可知，有功功率損耗與功率因數(shù)的平成反比，當(dāng)功率因數(shù)COS提高以后，線路中功率損耗減少。且減少的有功率損耗為：（）式中：P有功功率；U線電壓；補(bǔ)償前有功損耗；補(bǔ)償后有功損耗；線路上的總電阻43合理加裝無功補(bǔ)償設(shè)備，可挖掘發(fā)供電設(shè)備的容量(1)在設(shè)備容量不變的條件下，由于提高了功率因設(shè)配電網(wǎng)中某設(shè)備輸送的有功功率為，無功功率為，其視在功率為。如圖所示。圖2 有功功率不變時(shí)，進(jìn)行無功補(bǔ)償設(shè)備釋放的容量當(dāng)安裝容量為Qc補(bǔ)償設(shè)備后，其無功功率下降為，有功功率不變，此時(shí)功率因數(shù)由提高到，相應(yīng)的其視在功率減少為。因此可以減小該輸電設(shè)

12、備的容量，提高配電網(wǎng)的傳輸能力，節(jié)省電網(wǎng)建設(shè)的投資。由圖可得釋放容量為：（）44改善設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，延長主設(shè)備使用壽命通過合理加裝無功補(bǔ)償設(shè)備，提高功率因數(shù)，電壓質(zhì)量得到改善，提高了電壓合格率，則有載調(diào)壓的主變分接頭開關(guān)調(diào)節(jié)次數(shù)將大大減少，從而改變了主設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，延長了設(shè)備壽命。45合理無功補(bǔ)償可減少用戶電費(fèi)支出()可以避免因功率因數(shù)低于規(guī)定值而受罰。()加裝無功補(bǔ)償設(shè)備后，在不增加有功負(fù)荷的條件下，可以更換小容量的變壓器，因此可以減少支付給電力部門按變壓器容量收取的基本電費(fèi)。（3）可以減少用戶內(nèi)部因傳輸和分配無功功率造成的有功功率損耗，減少電費(fèi)的支出。提高負(fù)荷的功率因數(shù)與線損降低率關(guān)系可以

13、用下。配電中無功補(bǔ)償存在的問題51補(bǔ)償點(diǎn)的問題目前無功補(bǔ)償?shù)膫?cè)重點(diǎn)往往放在用戶側(cè), 只注意補(bǔ)償用戶的功率因數(shù)，而忽略了全區(qū)、全配電網(wǎng)的無功平衡于優(yōu)化。要實(shí)現(xiàn)有效的降損，必須從電力系統(tǒng)的全網(wǎng)出發(fā), 通過計(jì)算全網(wǎng)的無功潮流, 確定配電網(wǎng)的補(bǔ)償方式、最優(yōu)補(bǔ)償容量和最佳補(bǔ)償?shù)攸c(diǎn) , 才能使有限的資金發(fā)揮最大的經(jīng)濟(jì)效益。因此縣級(jí)供電企業(yè)在在進(jìn)行無功優(yōu)化配置時(shí)一定要著眼于全局，合理的補(bǔ)償各點(diǎn)無功，這樣方能在保證配網(wǎng)電壓水平的同時(shí)盡可能多的降低網(wǎng)損。52 過補(bǔ)償問題過補(bǔ)償會(huì)造成無功功率的倒送，加重配電線路的負(fù)擔(dān)，增加線路的損耗，這是電力系統(tǒng)所不允許的。對于采用固定電容器補(bǔ)償?shù)挠脩?，補(bǔ)償后的功率因數(shù)應(yīng)適當(dāng)。如

14、對其要求過高，則裝設(shè)的電容器容量較大，增加投資費(fèi)用,而且在輕載時(shí)會(huì)出現(xiàn)過補(bǔ)現(xiàn)象，向電網(wǎng)倒送無功，增加電能損耗。此外，在部分農(nóng)村小型化變電站的實(shí)際運(yùn)行中，電容投入運(yùn)行后，常出現(xiàn)過補(bǔ)償情況，向電網(wǎng)倒送無功，網(wǎng)電壓升高，危害電網(wǎng)和設(shè)備安全運(yùn)行，壓合格率降低，通過調(diào)整主變電壓分接頭，雖然能降低電網(wǎng)電壓，但仍然不能解決向電網(wǎng)倒送無功題，這些情況在實(shí)際運(yùn)行中存在較多都是電力部門所要考慮的，因此必須在設(shè)計(jì)中限制補(bǔ)償容量，在運(yùn)行中加強(qiáng)對補(bǔ)償裝置的監(jiān)視，根據(jù)負(fù)荷變化情況，及時(shí)調(diào)整補(bǔ)償容量。53諧波問題電容器本身具備一定的抗諧波能力,但同時(shí)也有放大諧波的副作用。諧波的含量過大會(huì)降低電容器的使用壽命,甚至造成電容器的過早損壞; 并且由于電容器對諧波的放大作用, 將使電力系統(tǒng)的諧波干擾更嚴(yán)重。另外,動(dòng)態(tài)