無(wú)功補(bǔ)償裝置在鶴崗礦區(qū)電網(wǎng)中的應(yīng)用

鶴崗誠(chéng)基水電熱力公司 供電車(chē)間 馬鳳輝

隨著工業(yè)企業(yè)的高速發(fā)展和生活水平的不斷提高，人們對(duì)電力的需求日益增長(zhǎng)，對(duì)供電可靠性和供電質(zhì)量也提出了更高的要求。隨著鶴崗礦區(qū)負(fù)荷的不斷增加，礦區(qū)對(duì)電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了增容，對(duì)電力設(shè)備進(jìn)行了改造，但仍無(wú)法滿(mǎn)足礦區(qū)用電要求，因此，礦區(qū)結(jié)合供電網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際情況，增加了無(wú)功補(bǔ)償裝置，以進(jìn)一步減少電能損失，增加電能利用率。

近年來(lái)，鶴崗礦區(qū)對(duì)大部分配電線(xiàn)路進(jìn)行了設(shè)備更換、改造，線(xiàn)路狀況有所改善，根據(jù)水利部《電力系統(tǒng)電壓和無(wú)功電力技術(shù)導(dǎo)則》的規(guī)定和電網(wǎng)改造的技術(shù)要求，高壓供電的工業(yè)用戶(hù)和裝有負(fù)載調(diào)整的高壓供電裝置的電力用戶(hù)其功率因數(shù)應(yīng)＞0.9。礦區(qū)變電所隨對(duì)設(shè)備、線(xiàn)路進(jìn)行了改造，但由于線(xiàn)路較長(zhǎng)，分支較多，線(xiàn)路供電半徑大，部分供電功率因數(shù)仍達(dá)不到要求。為了避免低功率因數(shù)對(duì)供電線(xiàn)路、設(shè)備造成負(fù)面影響，經(jīng)過(guò)計(jì)算、方案設(shè)計(jì)、評(píng)估后，礦區(qū)決定采用無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償裝置對(duì)礦區(qū)配電網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行補(bǔ)償，采用集中補(bǔ)償和分散補(bǔ)償相結(jié)合的方式對(duì)輸、配電系統(tǒng)進(jìn)行補(bǔ)償。

一、高壓電容器集中補(bǔ)償在變電站的具體應(yīng)用及效果

2012年4月中旬，竣德變及其配出的10 kV配電線(xiàn)路改造工程竣工，5月份正式運(yùn)行。5月份數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表明，當(dāng)月配出總盤(pán)有功功率為569 400 kW，無(wú)功功率為441 903 kvar，功率因數(shù)為0.79，無(wú)功損耗量較大，經(jīng)過(guò)計(jì)算和設(shè)備選型，竣德變電所決定，在10 kV母線(xiàn)上加裝集合式高壓電容器，采用集中補(bǔ)償方式對(duì)母線(xiàn)進(jìn)行補(bǔ)償。礦區(qū)變電所之前采用的補(bǔ)償電容器需要單獨(dú)的電容器室，所需空間大，維護(hù)單量大。而B(niǎo)AMH集合式高壓并聯(lián)電容器是由高壓真空斷路器、串聯(lián)抗電器、氧化鋅避雷器及防電線(xiàn)圈等設(shè)備組成的高壓并聯(lián)電容器裝置，具有裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、容量大、占地面積小、安裝使用方便的優(yōu)點(diǎn)，為全戶(hù)外式，從而大大節(jié)省了基建費(fèi)用，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益?？⒌伦冸娝?0 kV母線(xiàn)投入無(wú)功補(bǔ)償裝置的補(bǔ)償效果見(jiàn)表1。

表1 竣德變電所10 kV 母線(xiàn)投入無(wú)功補(bǔ)償裝置的補(bǔ)償效果

二、配電無(wú)功補(bǔ)償裝置在配變上的應(yīng)用及效果

在各分線(xiàn)配網(wǎng)中采用分散式無(wú)功補(bǔ)償，通過(guò)計(jì)算，給出符合優(yōu)化目標(biāo)的補(bǔ)償點(diǎn)位置、補(bǔ)償容量和變壓器分接頭的最佳位置；要考慮補(bǔ)償設(shè)備的投資、折舊、電價(jià)的分時(shí)計(jì)算等因素，實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償成本最小化，綜合效益最大化。配變低壓無(wú)功補(bǔ)償?shù)膬?yōu)點(diǎn)是補(bǔ)償后功率因數(shù)高，降損節(jié)能效果好，但由于配電變壓器的數(shù)量多、安裝地點(diǎn)分散，導(dǎo)致補(bǔ)償工程投資較大，運(yùn)行維護(hù)工作量大，因此配電網(wǎng)中不可能在每個(gè)配變低壓側(cè)都進(jìn)行補(bǔ)償，配電所決定主要在額定容量大于100 kV·A的配變低壓側(cè)進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償，再在桿上進(jìn)行選點(diǎn)無(wú)功補(bǔ)償，使配電網(wǎng)的線(xiàn)損降到最小。由于配電網(wǎng)的最小負(fù)荷和最大負(fù)荷相差大，應(yīng)采用可投切并聯(lián)電容器無(wú)功補(bǔ)償裝置進(jìn)行補(bǔ)償?？⒌伦冸娝?0 kV配出線(xiàn)路安裝補(bǔ)償裝置后，有效解決了部分線(xiàn)路設(shè)備過(guò)負(fù)荷發(fā)熱引起的停電事故，提高了電能的利用率，降低了線(xiàn)路和變壓器中的有功功率和電能的損耗?？⒌伦冸娝?0 kV配出線(xiàn)路投入無(wú)功補(bǔ)償?shù)男Ч?jiàn)表2。

表2 竣德變電所10 kV 配出線(xiàn)路投入無(wú)功補(bǔ)償?shù)男Ч?/p>

提高設(shè)備的利用率，對(duì)于原有供電設(shè)備來(lái)講，在同樣有功功率的條件下，因功率因數(shù)提高，負(fù)荷電流減少，故在向負(fù)荷傳送功率所經(jīng)過(guò)的變壓器、開(kāi)關(guān)和導(dǎo)線(xiàn)等供配電設(shè)備上都增加了功率儲(chǔ)備，從而滿(mǎn)足了負(fù)荷增長(zhǎng)的需要。如果原網(wǎng)絡(luò)已趨于過(guò)載，由于功率因數(shù)的提高，導(dǎo)致輸送無(wú)功電流減少，使系統(tǒng)不至于過(guò)載運(yùn)行，從而發(fā)揮原有設(shè)備的潛力。對(duì)企業(yè)來(lái)說(shuō)，則能降低設(shè)備的容量，減少投資費(fèi)用，在一定條件下，改善后的功率因數(shù)可以降低所選變壓器容量。因此，使用無(wú)功補(bǔ)償可以減少初次投資費(fèi)用。

無(wú)功補(bǔ)償還能能改善電壓質(zhì)量，但是如果只追求改善電壓質(zhì)量來(lái)裝設(shè)電容器是很不經(jīng)濟(jì)的，無(wú)功補(bǔ)償?shù)闹饕康氖歉纳乒β室驍?shù)，減少線(xiàn)損，調(diào)壓只是一個(gè)輔助作用。

三、結(jié)論

合理采用無(wú)功補(bǔ)償可以有效提高供電系統(tǒng)的功率因數(shù)，有效維持系統(tǒng)的電壓水平，提高系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定性，避免大量無(wú)功的遠(yuǎn)距離傳輸，從而降低有功網(wǎng)損，減少發(fā)電費(fèi)用，這是一項(xiàng)投資少，收效快的節(jié)能措施。并聯(lián)補(bǔ)償電容器原理簡(jiǎn)單、使用方便、運(yùn)行經(jīng)濟(jì)、投資省，可以保證電壓合格率和合理的功率因數(shù)。礦區(qū)配網(wǎng)平均功率因數(shù)偏低，都有降低線(xiàn)損的潛力，但35 kV及以上電壓電力網(wǎng)和配電網(wǎng)無(wú)功優(yōu)化的協(xié)調(diào)配合問(wèn)題有待于進(jìn)一步的研究。