論配電網(wǎng)的無功優(yōu)化

1、<p><b>　　論配電網(wǎng)的無功優(yōu)化</b></p><p>　　摘 要：當(dāng)今，電力已作為現(xiàn)代社會的主要能源，與國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)和人民生活有著極為密切的關(guān)系，越來越多的用戶對電壓質(zhì)量提出了更高的要求，如何提高電壓質(zhì)量已經(jīng)成為電力企業(yè)的一個重要目標(biāo)，而其中無功優(yōu)化又是提高電壓質(zhì)量的重要手段。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：電壓質(zhì)量；配電網(wǎng)；無功補償；線損；優(yōu)化

2、 </p><p>　　電壓質(zhì)量是衡量電能的主要質(zhì)量指標(biāo)之一。電壓質(zhì)量對電網(wǎng)穩(wěn)定、電力設(shè)備安全運行以及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)具有重大影響，無功則是影響電壓的一個重要因素。對確定規(guī)模的10 kV配電網(wǎng)絡(luò)終端系統(tǒng)，無功過剩時一方面會提高系統(tǒng)運行電壓，導(dǎo)致運行中的用電設(shè)備的運行電壓超出額定工況，縮短設(shè)備的使用壽命；另一方面，無功過剩也會影響線路傳輸?shù)陌踩€(wěn)定性，導(dǎo)致系統(tǒng)的輸送容量下降，給電網(wǎng)運行調(diào)度帶來不利的影響。而系統(tǒng)無功不

3、足時，一方面會降低電網(wǎng)電壓，另一方面，電網(wǎng)中傳送的無功功率還增加了電能傳輸時的網(wǎng)絡(luò)損耗，加大了電網(wǎng)的運行成本, 電力系統(tǒng)無功潮流分布是否合理，不僅關(guān)系到電力系統(tǒng)向電力用戶提供電能質(zhì)量的優(yōu)劣，而且還直接影響電網(wǎng)自身運行的安全性和經(jīng)濟(jì)性。因此，解決好配電網(wǎng)絡(luò)無功補償?shù)膯栴}，優(yōu)化無功，對電網(wǎng)的安全性和降損節(jié)能有著重要的意義。 </p><p>　　1 無功與線損的關(guān)系 </p><p>&l

4、t;b>　　 </b></p><p>　　因此合理的選擇無功補償點以及補償容量，能夠有效地維持系統(tǒng)的電壓水平，提高系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定性，避免大量無功的遠(yuǎn)距離傳輸，從而降低有功網(wǎng)損，減少發(fā)電費用。而且由于我國配電網(wǎng)長期以來無功缺乏，尤其造成的線損相當(dāng)大，因此無功功率補償是降損措施中投資少回報高的方案。 </p><p>　　2 配電系統(tǒng)無功補償方案 </p>

5、<p>　　2.1 變電站集中補償方式 </p><p>　　針對輸電網(wǎng)的無功平衡，在變電站進(jìn)行集中補償，補償裝置包括并聯(lián)電容器、電抗器等，主要目的是改善輸電網(wǎng)的功率因數(shù)、提高終端變電站的電壓和補償主變的無功損耗。這些補償裝置一般連接在變電站的10kV母線上，通常無功補償裝置（一般是并聯(lián)電容器組）結(jié)合有載調(diào)壓抽頭來調(diào)節(jié)，通過兩者的協(xié)調(diào)來進(jìn)行電壓/無功控制，然而操作上還是較為麻煩的，需要運行人員根據(jù)

6、實時電壓及有、無功進(jìn)行分組投切。并且這種方案對配電網(wǎng)的降損起不到什么作用。 </p><p>　　VQC裝置的投入運行能有效地調(diào)節(jié)系統(tǒng)的電壓和做到無功平衡，并減少運行人員日常調(diào)整電壓、投切電容器組的工作量。但是目前一些廠家的電壓無功綜合控制系統(tǒng)仍存在較多的問題，以至于不少的變電站中雖然安裝有VQC裝置，但是實際卻沒有投入運行，或者雖然投入運行，卻存在較大的事故隱患。 </p><p>

7、　　2.2 桿上補償方式 </p><p>　　目前10千伏配網(wǎng)上很大的無功缺口需要由變電站來填補，大量的無功沿線傳輸使得配電網(wǎng)網(wǎng)損仍然居高難下。因此可以采用10kV戶外并聯(lián)電容器安裝在架空線路的桿塔上（或另行架桿）進(jìn)行無功補償，以提高配電網(wǎng)功率因數(shù)，達(dá)到降損升壓的目的。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、維護(hù)工作量大、受安裝環(huán)境和空間等客觀條件限制等工程問題。因此，桿上無功優(yōu)

8、化補償必須結(jié)合以下實際工程要求來進(jìn)行：（1）補償點宜少，一條配電線路上宜采用單點補償，不宜采用多點補償, 安裝位置的確定線路出口電壓較高，無需進(jìn)行補償，線路末端電壓偏低，電容器運行困難，可以將自動補償裝置安裝在距線路電源側(cè)2/3處。如果線路較長，可根據(jù)負(fù)荷情況選擇兩處補償點，一處安裝在線路2/5處，另一處在4/5處；（2）控制方式從簡。桿上補償不設(shè)分組投切；（3）補償容量不宜過大。補償容量太大將會導(dǎo)致配電線路在輕載時的過電壓和過補償現(xiàn)象

9、；另外桿上空間有限，太多的電容器同桿架設(shè)，既不安全，也不利于電容器散熱；（4）接線宜簡單。最好是每相只采用一臺電容器裝置，以降低整套補償設(shè)備的故障率；（5）保護(hù)方式也要簡化。主要采用熔斷器和氧化</p><p>　　2.3 用戶終端分散補償方式 </p><p>　　《供電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》指出，容量較大，負(fù)荷平穩(wěn)且經(jīng)常使用的用電設(shè)備無功負(fù)荷宜單獨就地補償。故對于企業(yè)和廠礦中的電動機(jī)，應(yīng)該進(jìn)

10、行就地?zé)o功補償，即隨機(jī)補償；針對小區(qū)用戶終端，由于用戶負(fù)荷小，波動大，地點分散，無人管理，因此應(yīng)該開發(fā)一種新型低壓終端無功補償裝置，并滿足以下要求：①智能型控制，免維護(hù)；②體積小，易安裝；③功能完善，造價較低。 </p><p>　　與前面三種補償方式相比，本補償方式將更能體現(xiàn)以下優(yōu)點：①線損率可減少20%；②減小電壓損失，改善電壓質(zhì)量，進(jìn)而改善用電設(shè)備啟動和運行條件；③釋放系統(tǒng)能量，提高線路供電能力。缺點是由

11、于低壓無功補償通常按配電變壓器低壓側(cè)最大無功需求來確定安裝容量，而各配電變壓器低壓負(fù)荷波動的不同時性造成大量電容器在較輕載時的閑置，設(shè)備利用率不高。 </p><p>　　3 配電網(wǎng)無功優(yōu)化遇到的問題 </p><p>　　(1)優(yōu)化的問題。目前無功補償?shù)某霭l(fā)點往往放在用戶側(cè)，只注意補償用戶的功率因數(shù)。然而要實現(xiàn)有效的降損，必須從電力系統(tǒng)角度出發(fā)，通過計算全網(wǎng)的無功潮流，確定配電網(wǎng)的補

12、償方式、最優(yōu)補償容量和補償?shù)攸c，才能使有限的資金發(fā)揮最大的效益。無功優(yōu)化配置的目標(biāo)是在保證配電網(wǎng)電壓水平的同時盡可能降低網(wǎng)損。由于它要對補償后的運行費用以及相應(yīng)的安裝成本同時達(dá)到最小化，計算過程相當(dāng)復(fù)雜。  </p><p>　　(2)量測的問題。目前10kV配電網(wǎng)的線路上的負(fù)荷點一般無表計或部分安裝了負(fù)荷測錄儀，人員的技術(shù)水平和管理水平參差不齊，表計記錄的準(zhǔn)確性和同時性無法保證。這對配電網(wǎng)的潮流計算和無功優(yōu)化

13、計算帶來很大困難。要爭取帶專變房的用戶的支持，使他們能按一定要求進(jìn)行記錄。380V終端用戶處通常只裝有有功電度表，要實現(xiàn)功率因數(shù)的測量是不可能的。這也是低壓無功補償難于廣泛開展的原因所在。 </p><p>　　(3)諧波的問題。電容器本身具備一定的抗諧波能力，但同時也有放大諧波的副作用。諧波含量過大時會對電容器的壽命產(chǎn)生影響，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，將使系統(tǒng)的諧波干擾更嚴(yán)重。

14、因而做無功補償時必須考慮諧波治理，在有較大諧波干擾，又需要補償無功的地點，應(yīng)考慮增加濾波裝置。 </p><p>　　(4)無功倒送的問題。無功倒送會增加配電網(wǎng)的損耗，加重配電線路的負(fù)擔(dān)，是電力系統(tǒng)所不允許的。尤其是采用固定電容器補償方式的用戶，則可能在負(fù)荷低谷時造成無功倒送，這引起充分考慮。 </p><p>　　綜上所述，10kV配電網(wǎng)的無功補償工作應(yīng)更多地考慮系統(tǒng)的特點，不應(yīng)因電