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如何提高功率因数无功补偿方式
如何提高功率因数无功补偿方式
 

    随着经济的发展,生活用电及农业生产用电都大幅度提高,特别是农电体制的改革,城乡同网同价的实现,用电量更是急速增加。虽然也投入大量资金进行农网改造,但都跟不上用电需求步伐,加上一直以来农村电网并没有较完善的规划,高低压线路供电半径过大,配变布点不合理的现象仍大量存在,造成电压质量差,线路损耗大。农电体制改革前,没有抄表到户,低压线路损耗由用户负担,电压质量的测定也只到配变的低压侧,因此在这两方面未有较实际的数据统计。但抄表到户后,高低压线路的损耗均由供电部门承担,上级对线损率的要求越来越严格,用户对电压质量的要求也提高了,如何解决这两个问题成为当时较迫切的任务。综合考虑时间、资金等方面的因素及配网的实际情况,我们尝试采用不同的无功补偿方式以提高功率因数入手,选用一些上述问题相对严重的线路作为试点开展本项工作。
    无功补偿点的合理选择以及补偿容量的确定,能够有效地维持系统的电压水平,提高系统的电压稳定性,避免大量无功功率的远距离传输,从而降低有功网损,减少发电费用。
    10kV及以下配电网采用的无功补偿方式有:10kV线路补偿、变压器低压侧集中补偿、公用低压线路分散补偿几种方式。以往通常采用的方法是在变压器低压侧进行补偿,既可降低线路损耗,也能降低配电变压器损耗,电压质量也有较大的改善。但随着运行条件的变化,这种单一补偿方式不能解决出现的种种问题。笔者针对新会配网的一些实际情况,通过采用多种补偿方式结合的办法,取得不错的效果。
1     变压器低压侧集中补偿方式
    目前较普遍采用的是在配电变压器380V侧进行集中补偿,通常采用微机控制的低压并联电容器柜,容量在几十至几百千乏不等,根据用户负荷水平的波动投入相应数量的电容器进行跟踪补偿。主要目的是提高配变负荷的功率因数,实现无功的就地平衡,对配电网和配电变的降损有一定作用,也有助于保证配变输出的电压水平。自动补偿装置控制器是根据功率因数来进行电容器的自动投切的。
    自1999年农网改造以来,无论是公用台区还是专用台区,对于100kVA及以上的变压器,我们基本上都按其容量的20%~40%配置了低压集中式动态无功补偿。这种补偿方式对于专用户及主要负荷距配变不远的公用台区效果较好,既能改善电压质量,又能降损,维护工作相对简单。但对于低压线路长、负荷分散的台区,配变输入电压低的地方,单一采用变压器低压侧集中补偿的方式效果就不太理想,需结合其他方式进行无功补偿。
2     低压线路分散补偿方式
    随着农村经济的发展,农业生产用电量越来越大,特别是部分水网地带的养殖业,其特点是用电量大、地点分散、负荷功率因数低(用电设备主要是小容量三相电机,且一般养殖用户不会安装补偿装置),而且波动大,一直以来这部分的电压质量及损耗都是存在很大的问题。最彻底的解决办法就是新架设10kV线路、新增台区或调整布点和改造低压线路。但由于长期以来农村配电网缺乏长期规划,要进行完善的改造所需的资金量是非常巨大的,所需时间也是很长的,在短期内难以实现。经过分析研究,决定采用在这类低压线路上分散安装电容补偿器的方法来解决。
    2003年同网同价后,大鳌镇养殖用电急剧增长,造成了许多变压器、配电屏、低压线经常出现超载,而且线路后段电压严重偏低。表1为其中一个台区的测量数据:主要负荷集中在两条出线,每条出线长700多米,共30多户分散接在低压出线上,2003年上半年线损率为26%。
    表1    台区测量数据统计:
由表1数据看出变压器及低压线路超载,且电压严重偏低,如果要彻底解决需新架设10kV线路并另立一个新台区,投资将超过40万元,耗时最少50日。而我们采用低压线路分散补偿的方法,分别在每条出线距配变1/3及2/3处各安装一台45kVar及30kVar的电容补偿箱,因养殖用电极不平衡,在夜间达到高峰,白天一半负荷都不到,故所有补偿箱均安装自动控制装置,费用约3万元,一天内就安装完毕。投运后测量数据如表2(峰期)所示。
    表2    新台区投运后测量数据:
由表2数据看出,出线的电流得到较大幅度的降低,尤其是线路末端电压得到很大的提高,对线路损耗会起到相当大的作用。经过3个月的用电数据统计,线损率降到15.7%。
    对类似这些低压用电,采用分散补偿方式有较大的优点,投入少,见效快,电房内的集中补偿容量还可相对减少。但由于运行的环境比较恶劣,相关设备的质量要求高,日常维护工作量大,必须有严谨的管理制度才能保证可靠运行。
3     10kV线路分散补偿方式
    这种补偿方式适用于功率因数较低且负荷较重的长距离配电线路。以110kV睦洲站10kV黄布线为例,干线长13km,较大的负荷主要集中在线路后段,且主要为农业用电,以排灌、增氧(不容量电机)为主,2004年最高运行电流为478A,线路末端高压侧电压只有8900V(首端为10200V)。虽然在大多数配变的低压侧及低压线路都安装一定数量的补偿电容,但电压质量仍然相当差,用电户意见很大。而且,就其所处的地理位置及当地的经济发展,不可能投入大额的资金进行电网建设。经分析,采用10kV线路分散补偿的方式解决。
    根据10kV黄布线的负荷分布情况,在线路(共142基杆)的75#杆、101#杆上分别安装容量为375kVar和450kVar的无功补偿。采用的是TBBZ系列柱上式自动投切高压并联电容器装置,可根据线路需要,经预先设定,实现并联电容器的自动投切(按时间、电压或功率因数),同时具有短路、过流、过电压、欠电压和防止电容器带电荷合闸竺保护功能。投运后,经实际测量,线路末端电压升高到9520V。在使用过程中,开始按功率因数设定投切值,但由于需在干线上装设开口式采样电流互感器,对防雷要求较高,存在较大的难度。因此,针对本项工作的实际需要,改用按电压设定投切值,取消安装电流互感器,同样收到预期的效果,而且,10kV电压的提高,对减少低压配网的损耗是不言而喻的。
    所以,对于功率因数低的长距离配电线路,采用10kV线路分散补偿方式对提高电压质量,减少损耗能起到立竿见影的作用。同样,因运行环境等因素,设备质量、管理等要求较高的水平 。
4      结束语
    对无功功率进行补偿的效果是有目共睹的,在选择补偿方式的过程中,应该在技术经济上综合考虑,根据具体情况进行分析,来决定是采用高压补偿、低压集中补偿还是低压分散补偿,还是三者综合采用,从而达到提高功率因数、降低配网损耗、提高电压质量,使电气设备经济运行的目的。还有,只有既重视无功补偿的安装又重视投运后的运行维护,才能真正实现无功功率的合理分布,从而达到节能降损之功效,使供用电双方共同取得最佳的经济效益。

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