农村配网无功自动补偿装置和降低线损的探讨

[摘 要]该文针对无功自动补偿的工作原理及保护功能进行了详细的阐述，并对无功自投装置在35kV变电站的实际应用状况进行了分析.

[关键词]自动补偿装置； 农网 ； 变电站应用

中图分类号：TM714.3 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）31-0278-01

当前，农村供电多以35kV变电站为主供变电站，以10kV电网辐射式配电，通过在变电站1okV母线并联电容器组的静止补偿方式实现无功补偿，补偿容量一般为主变容量的10一巧%，这种传统的无功补偿方式在电网中虽然能起到一定的补偿作用，但是由于农村电网负荷波动较大，对无功功率的需求亦不稳定，而投入补偿电容器的容量又没有办法分级控制，过补偿及欠补偿的情况经常发生，给县级电网的调度运行管理及无功管理带来许多困难，对电网的安全稳定运行也造成一定的威胁。为此，在西华县电业局35kV栗村变电站增容改造中，选用DSZO02无功补偿综合自动控制装置，以实现该站无功平衡及电压调整的自动化。

1 、无功自动补偿装置

该无功补偿自动装置配置补偿容量150Jhar，共15支电容器，等容分为五组，每组均为星形接线，串联巧只1.2kVa的抑制涌流电抗器，并联10支放电PT，真空断路器五台，并与对应的操作机构一体式安装。安装自动补偿控制器一套，用于检测无功运行状况并实现对电容器组投切的自动控制；安装有电容器微机保护单元，使每组电容器都能得到有效的保护。保护及自动控制装置均有用于远动的通信接口。

1.1 安装低压无功功率补偿装置的意义

为了提高厂矿企业供电系统的质量，减少电网中的无功损耗和电压损失，降低用电成本，提高经济效益，按照国家规定，要求大型厂矿企业供电系统的功率因数必须达到 0.90 以上（6 kV）。因此功率因数达不到要求的企业，必须安装无功功率补偿装置。以某煤矿选煤厂为例，该厂一年因功率因数达不到规定标准而加收的电费高达 50 万元～60 万元。因此，提高该厂供电系统的质量，使其优质、经济运行，优化低压无功功率补偿装置势在必行。该厂目前四趟进线的功率因数现状：1 号为 0.85；2 号为 0.75；原煤 1 号为 0.72；原煤 2 号为 0.71。该厂为大型国有煤矿配套的洗煤厂，年入洗原煤 400 万 t，用电总负荷为 7 000 kW 左右，正常生产时总电流约为800A左右，一年用电量约为4100万kW・h。

1.2 功率因数偏低的原因及最初解决办法

在电力系统中，随着变压器和交流电动机等感性负载的广泛使用，电力系统中的供配电设备中经常流动着大量的感性无功电流，这些无功电流占用大量的供配电设备容量，同时增加了线路的输送电流，因而增加了馈电线路损耗，使电力设备得不到充分利用。该厂变压器所带的负荷大部分是交流异步电动机，交流异步电动机在电机额定负载时功率因数只能达到 0.78～0.79，在电机轻载或空载时，它的功率因数只有 0.3～0.5。功率因数越低，无功电流越大，变压器的视在电流越大，变压器的负荷率越低，线路损耗越大。因此，我们采取增加电容补偿来降低无功电流，增加变压器的功率因数，改善变压器的运行环境。

作为解决问题的办法之一，就是优化无功补偿装置，使无功功率就地得到补偿，提高设备的利用率。20 世纪 90 年代初安装的无功功率补偿装置，其控制多存在以下缺点：一是控制不灵活，交流接触器不能频繁吸合，且接触器的触点易损，无法跟据负荷的波动进行投切（包括灵敏度、切换、选线、放电、平衡度等）；二是明显的触点电火花，高次谐波，不安全；三是精确度不高；四是原来的补偿电容器为油浸式，可能造成电容器爆破，存在问题和隐患等；五是调节显示不明显，不方便，指示不清楚。经过多方筛选，2007 年 11 月，该厂与天津某机电控制有限公司达成协议，在该厂各线路变压器低压侧安装无功功率补偿装置，以达到补偿要求。

2 、降低农村电网线损的措施

2.1 改善网络中的无功功率分布，想方设法提高功率因数COSφ

在有功功率合理分配的同时，做到无功功率的合理分布。按照就近的原则安排减少无功远距离输送。增设无功补偿装置，提高负荷的功率因数。合理地配置无功补偿装置，改变无功潮流分布，减少有功损耗和电压损耗、减少发电机送出的无功功率和通过线路、变压器传输的无功功率，使线损大为降低，还可以改善电压质量，提高线路和变压器的输送能力。

2.2 实现电力系统和电力网的经济运行

电力系统的经济运行主要是确定机组的最佳组合和经济地分配负荷。这时考虑的是全系统的经济性，线损不是决定性的因素。因此，在系统有功负荷经济分配的前提下，做到电力网及其设备的经济运行是降低线损的有效措施。而变电站的经济运行主要是确定最佳的变压器运行组合方式和最佳负荷率。

2.3 为电力网选择合理的运行电压

电力网的运行电压对电力网中各元件的空载损耗均有影响。一般在35kV及以上供电网络中，提高运行电压1%，可降损1.2%左右。提高电网电压水平，主要是搞好全网的无功平衡工作，其中包括提高发电机端口电压，提高用户功率因数，采用无功补偿装置等。将变压器安装在负荷中心点和在无功平衡的前提下调整变压器的分接头。 在10kV农用配电网中，由于空载损耗约占总损耗的50%～80%，特别是在深夜，因负荷低，空载损耗的比例更大，所以应根据用户对电压偏移的要求，适当降低电压运行。对于低压电网其空载损耗很少，宜提高运行电压。 在电网运行中，大量采用有载调压设备可以在不同的负荷情况下合理地调整电网的运行电压。

总之电网的经济运行是降低供电成本的有效途径。合理选择降低网损的措施，是一项极为重要的工作。电网降损管理工作者除了采取各种技术措施和管理措施外，还需要根据电网实际需要，选择适合本地电网的降损措施，以取得更高的社会效益和经济效益。

参考文献

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[2] 国家电网公司.国家电网公司电力系统电压质量和无功电力管理规定[Z].北京：国家电网公司，2014.

[3] 陆安定.发电厂变电所及电力系统的无功功率[M].北京：中国电力出版社，2013.