低壓配電臺(tái)區(qū)無功補(bǔ)償技術(shù)的探討

張永飛，田進(jìn)芳，楊李周，楚文斌

（陜西商洛供電局 洛南分局,陜西 商洛 726100）

無功補(bǔ)償對(duì)電網(wǎng)安全、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行具有重要作用，因此無功補(bǔ)償是電力部門和用戶共同關(guān)注的問題。但是在無功補(bǔ)償過程中，往往存在“重視高壓，忽視低壓”，“重視主網(wǎng)，忽視配網(wǎng)”等問題。由于低壓配網(wǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而當(dāng)今市場上的低壓無功補(bǔ)償產(chǎn)品種類少，一般以無功需要量、電壓和電流值作為考慮參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)投切，且電容器補(bǔ)償容量大，分組少，當(dāng)測量到無功需要量大于10 kvar時(shí)，才能進(jìn)行投切，由于農(nóng)村負(fù)荷的波動(dòng)頻繁，導(dǎo)致低壓無功補(bǔ)償裝置投切不靈活，容易出現(xiàn)過補(bǔ)償、補(bǔ)償效果不理想等問題。

陜西洛南縣地形為山區(qū)，低壓配電臺(tái)區(qū)存在線路過長，末端電壓較低，無功缺額較大，線路末端的大用戶（如：采石、礦山企業(yè)）的大功率設(shè)備往往難以正常啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)。商洛供電局洛南分局技術(shù)人員在偏遠(yuǎn)山區(qū)低電壓治理過程中探索并研發(fā)出簡易實(shí)用的線路分段低壓無功補(bǔ)償技術(shù)產(chǎn)品，以日負(fù)荷曲線為參考，改變了以往以電壓和電流為參考值的低壓無功補(bǔ)償技術(shù)上的不足；對(duì)長距離線路末端的重負(fù)荷用戶采用隨機(jī)補(bǔ)償。2種方法使用后能明顯提高長線路末端電壓，降低臺(tái)區(qū)損耗，且能克服過補(bǔ)償?shù)葐栴}。

1 低壓線路分段補(bǔ)償

1.1 線路分段補(bǔ)償?shù)募夹g(shù)原理

洛南分局技術(shù)人員自主研發(fā)的低壓無功補(bǔ)償裝置共有2組，每組由總開關(guān)、時(shí)間繼電器、交流接觸器、電容器組成，2組裝置為并聯(lián)關(guān)系，具體構(gòu)成如圖1和圖2所示。

圖1 線路分散無功補(bǔ)償裝置構(gòu)成

圖2 分散補(bǔ)償裝置實(shí)物圖

一組電容器采用固定容量補(bǔ)償，選擇容量相對(duì)較小，按變壓器最低負(fù)荷時(shí)消耗的無功量確定補(bǔ)償容量，防止輕負(fù)荷時(shí)向農(nóng)配網(wǎng)倒送無功，另一組電容器由定時(shí)投切裝置控制，全天24 h投入使用。2組電容器根據(jù)農(nóng)電用電負(fù)荷曲線進(jìn)行投切。洛南農(nóng)村低壓配網(wǎng)日負(fù)荷曲線如圖3所示，每天用電負(fù)荷有3個(gè)高峰期，出現(xiàn)在上午8：00～11：00，下午16：00～18：00，晚上19：00～23：00左右。2組電容器由定時(shí)投切裝置進(jìn)行定時(shí)控制，并與繼電器的線圈相接，定時(shí)投切裝置設(shè)定在出現(xiàn)用電負(fù)荷的3個(gè)時(shí)間段。當(dāng)處在用電負(fù)荷高峰時(shí)，交流接觸器就動(dòng)作，2組電容器就投入；當(dāng)處在用電負(fù)荷低谷時(shí)，負(fù)荷減小，定時(shí)投切裝置控制交流接觸器2就動(dòng)作斷開，2組電容器退出使用，只有1組電容器投切進(jìn)行無功補(bǔ)償，防止在用電負(fù)荷低谷時(shí)2組電容器同時(shí)投入出現(xiàn)過補(bǔ)償現(xiàn)象。

圖3 洛南低壓配電網(wǎng)日負(fù)荷曲線

1.2 分段補(bǔ)償?shù)奈恢煤腿萘康倪x擇

由于邊遠(yuǎn)山區(qū)線路走徑長，整個(gè)線路呈感性，無功缺額較大，線路末端電壓低。線路分段無功補(bǔ)償裝置安裝地點(diǎn)的選擇應(yīng)符合無功就地平衡的原則，以盡可能減少主干線上的無功電流為目標(biāo)。一般對(duì)于均勻分布無功負(fù)荷的配電線路,其補(bǔ)償容量和安裝位置按[2n/(2n+1)](其中n＞=1的整數(shù))規(guī)則,求得最優(yōu)補(bǔ)償方案。由于受無功補(bǔ)償裝置的運(yùn)行維護(hù)、補(bǔ)償效益等因素影響,沿線的無功補(bǔ)償點(diǎn)一般安裝1處，最多不應(yīng)超過2處，可以直接連接于主干線和較大的分支線上,每個(gè)補(bǔ)償點(diǎn)的容量不宜超過100～150 kvar。表1為配電線路分散補(bǔ)償電容器組的安裝組數(shù)及位置。

表1 配電線路分散補(bǔ)償電容器組的安裝組數(shù)和位置

2 低壓隨機(jī)補(bǔ)償

2.1 低壓隨機(jī)補(bǔ)償?shù)臉?gòu)成原理

由于多數(shù)大功率用電設(shè)備呈感性，電動(dòng)機(jī)是消耗無功最多的低壓用電設(shè)備，在長線路末端沒有重負(fù)荷時(shí)，電壓基本接近正常值，當(dāng)呈感性的重負(fù)荷投入時(shí)，電壓急劇下降，呈感性的負(fù)荷設(shè)備往往難以正常啟動(dòng)投入使用。如果長時(shí)間處于不能正常啟動(dòng)狀態(tài)，往往導(dǎo)致燒毀電動(dòng)機(jī)，給用戶造成不小的經(jīng)濟(jì)損失。使用本裝置對(duì)呈感性的重負(fù)荷進(jìn)行集中隨機(jī)補(bǔ)償（結(jié)構(gòu)原理如圖4所示），將帶有負(fù)荷開關(guān)的電容器與電動(dòng)機(jī)的負(fù)荷開關(guān)并聯(lián)，隨電容器的復(fù)合開關(guān)同時(shí)投切，不會(huì)影響到線路其它設(shè)備。其實(shí)物圖如圖5所示。

圖4 低壓無功隨機(jī)補(bǔ)償

圖5 低壓隨機(jī)無功補(bǔ)償裝置

2.2 隨機(jī)補(bǔ)償?shù)奈恢煤腿萘康倪x擇

隨機(jī)補(bǔ)償?shù)奈恢眠x在電動(dòng)機(jī)負(fù)荷開關(guān)旁邊，與負(fù)荷開關(guān)并聯(lián)。根據(jù)電動(dòng)機(jī)的容量及轉(zhuǎn)速，選擇適當(dāng)容量的電容器，隨機(jī)補(bǔ)償?shù)娜萘恳员?的數(shù)值來選取。

表2 常見電動(dòng)機(jī)個(gè)別補(bǔ)償電容器容量表 kvar

3 效果

洛南分局在6個(gè)邊遠(yuǎn)臺(tái)區(qū)進(jìn)行試點(diǎn)安裝，該無功補(bǔ)償裝置能明顯提高配電臺(tái)區(qū)功率因數(shù)，明顯降低線路功率損耗，具體數(shù)據(jù)如表3。

通過對(duì)比補(bǔ)償前后的數(shù)據(jù)，可以得出結(jié)論：進(jìn)行動(dòng)力客戶隨機(jī)補(bǔ)償后的配變至少降低損耗2個(gè)百分點(diǎn)，線路分段集中補(bǔ)償和動(dòng)力戶隨機(jī)補(bǔ)償有機(jī)結(jié)合的方法效果更為明顯，至少降低了4個(gè)百分點(diǎn)。

表3 低壓臺(tái)區(qū)無功補(bǔ)償前后的數(shù)據(jù)

在邊遠(yuǎn)山區(qū)，采用分段補(bǔ)償和隨機(jī)補(bǔ)償能提高線路末端電壓和解決重負(fù)荷大用戶的電動(dòng)機(jī)不能正常啟動(dòng)的問題，同時(shí)能降低線路損耗。本裝置成本低廉，補(bǔ)償效果明顯，根據(jù)日負(fù)荷曲線投切，使用簡潔實(shí)用，對(duì)電網(wǎng)沖擊小，適合推廣到農(nóng)村低壓配電網(wǎng)的無功補(bǔ)償項(xiàng)目。