農(nóng)村電網(wǎng)節(jié)能降耗的可行性應(yīng)用

邸哲清，霍宇波，李明擎

（山西省電力公司朔州供電分公司農(nóng)電組,山西朔州,034000）

我國(guó)電網(wǎng)存在一些問(wèn)題，我根據(jù)自己在農(nóng)村電網(wǎng)管理中的經(jīng)驗(yàn)結(jié)合實(shí)際電網(wǎng)的運(yùn)行結(jié)構(gòu)，總結(jié)了一些經(jīng)驗(yàn)，如果大家有不同意見(jiàn)，可以商榷。

1 我所在地區(qū)為山西地區(qū)朔州市，其電網(wǎng)運(yùn)行大致情況如下

1.1 許多地方電網(wǎng)的運(yùn)行不合理動(dòng)態(tài)靜態(tài)負(fù)載結(jié)構(gòu)不平衡，大量老舊變壓器同網(wǎng)運(yùn)行，無(wú)功補(bǔ)償率不夠合理，造成事故率高,損耗高。

1.2 農(nóng)村電網(wǎng)管理低下，從業(yè)人員素質(zhì)不高，種種因素造成電網(wǎng)運(yùn)行效率較低。

1.3 農(nóng)村電網(wǎng)中的補(bǔ)償多為同桿并架、串聯(lián)電容補(bǔ)償、動(dòng)態(tài)和自動(dòng)投切等先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用面不廣。致使線損和網(wǎng)損居高不下。

面對(duì)農(nóng)村電網(wǎng)運(yùn)行中實(shí)際特點(diǎn)，針對(duì)某縣級(jí)農(nóng)村配電網(wǎng)的實(shí)際情況，通過(guò)山西朔州懷仁縣10kV 0.4kv實(shí)際線路的綜合網(wǎng)損，提出了線路無(wú)功補(bǔ)償和優(yōu)化方法，對(duì)于電源輸出端進(jìn)行靜態(tài)并聯(lián)，用戶接入節(jié)點(diǎn)加入動(dòng)態(tài)。給個(gè)別較大用戶進(jìn)行端對(duì)端補(bǔ)償，另外變壓器在配電網(wǎng)中數(shù)量較多，s9 s11型號(hào)多，更新和改造的一些老舊變壓器，減小設(shè)備自耗，使整個(gè)電網(wǎng)的安全可靠運(yùn)行。加速淘汰該地區(qū)老舊高耗能變壓器。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際峰谷平數(shù)據(jù)理選擇合理變壓器容量、可以分時(shí)段調(diào)節(jié)變壓器分接頭，力求達(dá)到負(fù)載平衡。農(nóng)村電網(wǎng)中降耗，現(xiàn)實(shí)的辦法只能通優(yōu)化線路和選取節(jié)能變壓器加上無(wú)功補(bǔ)償來(lái)實(shí)現(xiàn)。

2 電力10kva補(bǔ)償技術(shù)計(jì)算辦法

三相總功率計(jì)算式為：

其中：S為電網(wǎng)實(shí)時(shí)視在三相總功率，單位（千伏安）

P為三相實(shí)時(shí)視在有功功率，單位（千瓦）

Q為三相無(wú)功功率，單位KVAR

U為三相線電壓，單位kV;

I為三相線電流，單位A

φ為功率因數(shù)弧度角。

無(wú)功當(dāng)量的概念，是計(jì)算線損的技術(shù)依據(jù)，但是其目的只是建立一個(gè)初期理論依據(jù)。

終端電源輸出有功功率P（KW）和整個(gè)輸電網(wǎng)路無(wú)功功率Q，有功功率損耗和無(wú)功功率損耗分別為：

R為電力網(wǎng)中平均電阻（歐）、可以用接地電阻測(cè)試儀，測(cè)試相關(guān)數(shù)據(jù)，U為電力網(wǎng)中實(shí)時(shí)運(yùn)行電壓（千伏）

電源端輸出用功功率是靜態(tài)，無(wú)功功率的動(dòng)態(tài)補(bǔ)償Qc?？删退愠龉β蕮p耗。

式（4）中的表示為：終端輸出1kvar無(wú)功功率時(shí)，實(shí)際線路中降低的有功功率損耗值，這個(gè)比值稱為無(wú)功經(jīng)濟(jì)當(dāng)量，以Cj表示。

（1）線路產(chǎn)生的無(wú)功功率Q越大，補(bǔ)償后減少的有功功率損耗值越大。

（2）線路的電阻R越大，補(bǔ)償后減少的功率損耗值越大。說(shuō)明了補(bǔ)償?shù)攸c(diǎn)與無(wú)功電源的電氣距離越遠(yuǎn)，則效果越好。

（3）補(bǔ)償?shù)攸c(diǎn)的電壓u降越大，補(bǔ)償后產(chǎn)生效益越大。

（4）2Q-Qc的差值越大，補(bǔ)償后的效益越大。但是補(bǔ)償容量的大小根據(jù)計(jì)算得出，最好與實(shí)時(shí)測(cè)量結(jié)果確定。

以上并不能作為電力網(wǎng)最優(yōu)補(bǔ)償?shù)母鶕?jù)，而只是簡(jiǎn)便地確定無(wú)功補(bǔ)償?shù)牡攸c(diǎn)和容量。必要時(shí)可以與現(xiàn)場(chǎng)采集術(shù)數(shù)據(jù)不對(duì)，加以設(shè)備修正系數(shù)。

典型的農(nóng)電電網(wǎng)布局如下。（1）；圖（1）所示：

3 無(wú)功補(bǔ)償容量的最優(yōu)分布

通過(guò)計(jì)算獲得補(bǔ)償容量以后。需要現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，不能以計(jì)算結(jié)果為準(zhǔn)。通過(guò)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)域計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比對(duì)，獲取修正系數(shù)確定最優(yōu)方法。我在現(xiàn)場(chǎng)采用fluk1902電力質(zhì)量分析儀，大概以一年峰谷數(shù)據(jù)求平均值選取，采用動(dòng)態(tài)加靜態(tài)方式。按照等網(wǎng)損微增率準(zhǔn)則，當(dāng)電網(wǎng)各補(bǔ)償點(diǎn)的網(wǎng)損微增率相等時(shí)，全網(wǎng)的無(wú)功補(bǔ)償容量才有最優(yōu)分布。如何確定網(wǎng)損微增率，以下為計(jì)算推導(dǎo)：

3.1 考慮到農(nóng)網(wǎng)接入多樣復(fù)雜性，計(jì)入無(wú)功網(wǎng)損時(shí)，應(yīng)用拉格朗日乘數(shù)法，則可計(jì)算求得最優(yōu)分布條件。

式中△P∑：補(bǔ)償后總功率減少數(shù)（千瓦）

Qc1… Qcn為1、2…n段位需要無(wú)功補(bǔ)償電容容量（千發(fā)）

△Qci、△Q∑：補(bǔ)償后i段無(wú)功損耗減少數(shù)，總無(wú)功損耗減少數(shù)（Kvar）

QLi： i 段輸配電線路的無(wú)功損耗功率。

從（9）、（10）計(jì)算推理，，當(dāng)終端輸出總有功損耗（△ P∑）對(duì)各負(fù)荷接點(diǎn)的無(wú)功補(bǔ)償容量Qc1… Qcn的偏導(dǎo)數(shù)（各網(wǎng)損微增率）相等時(shí)（都等于常數(shù)λ），全網(wǎng)的無(wú)功補(bǔ)償容量具有最最分布。

而對(duì)于農(nóng)村電網(wǎng)中的輻射網(wǎng)絡(luò)，各線路電阻和無(wú)功負(fù)荷為已知，全網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償容量Qc，要是全網(wǎng)的有功網(wǎng)損為最小，各條線路的無(wú)功補(bǔ)償容量應(yīng)按下式確定：

式中

Q1、Q2…Qn為各條輻射線路的無(wú)功負(fù)荷（Kvar）

Qc1、Qc2…Qcn為各條輻射線路的無(wú)功最優(yōu)分布容量（Kvar）

（11）式即為總補(bǔ)償容量確定后，按網(wǎng)損最小確定分布方式。即所謂的反比例法則。補(bǔ)償點(diǎn)應(yīng)選在λ≤γeq且為負(fù)值的結(jié)點(diǎn)。但是考慮電網(wǎng)實(shí)際。實(shí)際應(yīng)用中最好選取平均值。無(wú)功補(bǔ)償點(diǎn)先后順序選擇：距配電輸出越遠(yuǎn)、無(wú)功負(fù)荷輸出較大、選取λ值最大的結(jié)點(diǎn)進(jìn)行補(bǔ)償。然后按此序列補(bǔ)償。但考慮農(nóng)村電網(wǎng)的實(shí)際，節(jié)點(diǎn)中的較大用戶?？梢钥紤]單獨(dú)補(bǔ)償。

為此。我選擇山西朔州市懷仁縣區(qū)，一個(gè)10kv供電網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行技術(shù)試點(diǎn)，如下為相關(guān)數(shù)據(jù)。選取兩點(diǎn)地點(diǎn)。容量都為315kva變壓器。。規(guī)格為s9 s11型。采取集中并聯(lián)方法3×25kF，補(bǔ)償方式為西安某廠家自動(dòng)投切型?？梢怨┢渌r(nóng)電工作者參考。

8月25日海北頭東西臺(tái)區(qū)總表電量

4 結(jié)論

通過(guò)以上實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)表明，在農(nóng)村現(xiàn)行電網(wǎng)中加裝補(bǔ)償裝置很有必要。但是補(bǔ)償?shù)倪x擇和經(jīng)濟(jì)性也很重要，現(xiàn)行市場(chǎng)中補(bǔ)償分為。靜態(tài)，動(dòng)態(tài)，自動(dòng)投切三種模式，其特點(diǎn)為。靜態(tài)價(jià)格便宜，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，只是電容器的串并組合，效果一般。動(dòng)態(tài)補(bǔ)償，價(jià)格中等，結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜。價(jià)格稍高，補(bǔ)償效果較好。自動(dòng)投切為高端使用，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。效果明顯，以上是我在實(shí)際應(yīng)用中的一些經(jīng)驗(yàn)。歡迎大家指正。

[1] 華北電力設(shè)計(jì)院推薦電力網(wǎng)中負(fù)荷的經(jīng)濟(jì)功率因數(shù)