0.4kV低壓電網(wǎng)無功補(bǔ)償方式和

溫偉建

摘 要：本文首先分析了0.4kV低壓電網(wǎng)無功補(bǔ)償方式，對(duì)不同的補(bǔ)償方式進(jìn)行了分類分析和論述，然后，探究了補(bǔ)償容量的計(jì)算，最終如何確保獲得預(yù)期的補(bǔ)償效益。

關(guān)鍵詞：0.4kV低壓電網(wǎng)；無功補(bǔ)償方式；補(bǔ)償容量；效益

中圖分類號(hào)：TM73 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

隨著低壓用電客戶數(shù)量的不斷增多，低壓配網(wǎng)的服務(wù)面積也不斷拓展，為了確保配網(wǎng)高效、安全運(yùn)行，保證其運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)效益，有必要采用無功補(bǔ)償方式，從而提高供電服務(wù)水平。然而，無功補(bǔ)償?shù)年P(guān)鍵是選好補(bǔ)償方式，科學(xué)地計(jì)算補(bǔ)償容量，而且還要保證預(yù)期的補(bǔ)償經(jīng)濟(jì)效益。

一、0.4kV低壓電網(wǎng)無功補(bǔ)償方式

1 線路補(bǔ)償

此補(bǔ)償方法簡(jiǎn)單說就是把戶外并聯(lián)電容器設(shè)置于架空線，通過這種方式來優(yōu)化電網(wǎng)，提升其功率因數(shù)，最終能夠降損降耗、并提高電壓水平。此補(bǔ)償方法通常適合10kV電網(wǎng)系統(tǒng)，目前尚未在0.4kV配網(wǎng)系統(tǒng)得到普及。該補(bǔ)償方式的運(yùn)用需要一定的要求和條件的限制，這是因?yàn)椴⒙?lián)電容器距離變電站較遠(yuǎn)，為保護(hù)的配置帶來困難，而且此補(bǔ)償方式對(duì)外界環(huán)境、條件等較為敏感，從而帶來一系列問題。具體實(shí)施需要達(dá)到下面要求：

（1）控制補(bǔ)償點(diǎn)數(shù)量

通常來說，多點(diǎn)補(bǔ)償會(huì)隨著補(bǔ)償點(diǎn)數(shù)量的增多，成本對(duì)應(yīng)上升，主要包括安裝、維修等成本。因此，盡量控制補(bǔ)償點(diǎn)數(shù)量，或者選擇單點(diǎn)補(bǔ)償。

（2）簡(jiǎn)化控制模式

線路補(bǔ)償盡量避免分組投切，因?yàn)檫@其中涉及到互感器的設(shè)置，需要更多的資金投入，后期維修工作繁重，而且會(huì)干擾電容器的安全運(yùn)轉(zhuǎn)。

（3）合理選擇補(bǔ)償容量

必須把握好補(bǔ)償容量，超出合理范圍，會(huì)造成補(bǔ)償浪費(fèi)問題，特別是當(dāng)配網(wǎng)處于輕載狀態(tài)下，此問題會(huì)更明顯。而且由于桿塔的承受能力有一定的限制，所設(shè)電容器過多，會(huì)影響其自身的安全運(yùn)行。而且要確保接線方式簡(jiǎn)化、明了，最佳接線模式為各個(gè)相路僅安裝一個(gè)電容器，這樣才能有效防范故障問題。而且也要盡量簡(jiǎn)化保護(hù)模式，通常來說在過電流保護(hù)方面可以選擇熔絲法。

（4）諧波防范問題

電容器被科學(xué)設(shè)置與安裝后，必須重視諧波的防范，控制諧振問題的出現(xiàn)。

本文所指的配網(wǎng)無功補(bǔ)償主要面向0.4kV低壓配網(wǎng)，具體是對(duì)該線路中各個(gè)用戶的負(fù)荷需求來說的。行內(nèi)研究者對(duì)線路補(bǔ)償方式做出了特定研究，分析了其優(yōu)勢(shì)、劣勢(shì)，并提供了具體的容量計(jì)算方法。其優(yōu)勢(shì)具體體現(xiàn)為：成本低、回收快、簡(jiǎn)單易操作、方便維修、補(bǔ)償效率高、補(bǔ)償能力強(qiáng)、靈活度高等，更加能夠滿足低功率因數(shù)、重負(fù)荷的距離較大的配網(wǎng)線路，其缺陷體現(xiàn)在：負(fù)荷處于動(dòng)態(tài)波動(dòng)狀態(tài)，因?yàn)榇朔绞骄哂蟹€(wěn)定、固定等特征，其靈活性較差，適應(yīng)性也不強(qiáng)。特別是遇到高負(fù)載情況時(shí)，無法達(dá)到預(yù)期的補(bǔ)償效果。

2 就地補(bǔ)償

就低補(bǔ)償是一種常見的無功補(bǔ)償方式，也適用于0.4kV低壓配網(wǎng)。該補(bǔ)償處在低壓配網(wǎng)尾部負(fù)載的位置，能夠?yàn)樨?fù)載供應(yīng)對(duì)應(yīng)的無功功率，以此來控制0.4kV配網(wǎng)的無功流量，達(dá)到節(jié)能降損的目的?，F(xiàn)階段，隨著城市化進(jìn)程的加快，用電客戶不斷增多、用電范圍持續(xù)擴(kuò)大，用電量也持續(xù)上升。這無疑加劇了相關(guān)生產(chǎn)制造企業(yè)、生活區(qū)等對(duì)無功功率補(bǔ)償?shù)男枨罅??？梢圆捎米詈?jiǎn)單的接地補(bǔ)償方法，也就是直接針對(duì)用戶末端實(shí)施補(bǔ)償，不僅能達(dá)到節(jié)能降損的目標(biāo)，也能確保配網(wǎng)的電壓合格。

此補(bǔ)償方法的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在：有效控制線損率，控制電壓的損耗，提升電壓水平，確保電壓質(zhì)量。為用戶提供更加高質(zhì)量的供電服務(wù)，確保其用電設(shè)備的安全運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)能有效釋放系統(tǒng)能量，保證供電質(zhì)量。與此對(duì)應(yīng)的劣勢(shì)為：一般參照配電變壓器低壓端最大無功功率來選擇選取補(bǔ)償容量大小，然而，由于負(fù)荷不穩(wěn)定，長(zhǎng)期處于波動(dòng)狀態(tài)，在各個(gè)時(shí)間段電容器可能處于空載狀態(tài)，從而導(dǎo)致補(bǔ)償?shù)睦速M(fèi)。

（1）科學(xué)定位

補(bǔ)償?shù)亩ㄎ皇乔疤岷完P(guān)鍵，普通的居民區(qū)，一般將其安裝在幾大配電箱進(jìn)線的位置，具體囊括的空間位置為：居民樓總配電箱、樓梯單元以及專門用戶的配電箱。通常來說，一個(gè)用戶的負(fù)荷<6kW，無功需求處于動(dòng)態(tài)變化狀態(tài)，投切短促且頻繁。要參照線路終端總?cè)萘縼韮?yōu)選補(bǔ)償點(diǎn)。

（2）特別注意

由于終端無功補(bǔ)償較為特殊，例如：線路尾部負(fù)荷變化范圍大，基荷占據(jù)小比重，隨著季節(jié)、人們活動(dòng)等的變化，負(fù)荷變化也較大，而且負(fù)荷容量也相對(duì)小，分布不集中，為功率因數(shù)的確定帶來困難。而且終端補(bǔ)償通常空間有限，缺少專門維護(hù)，補(bǔ)償設(shè)備要參照電氣設(shè)備來選型、投入，問題顯然存在。

二、補(bǔ)償容量的合理計(jì)算與選擇

1 電容器補(bǔ)償容量的計(jì)算

所謂的功率因數(shù)等于有功功率同視在功率的比值，P/S該比值增大，意味著用電設(shè)備高效工作，電能得到徹底、有效運(yùn)用，可見功率因數(shù)變大的優(yōu)勢(shì)，其合理的數(shù)值范圍應(yīng)該在0.90～0.99，但不能無限趨向1，因?yàn)檫@時(shí)候?qū)ρa(bǔ)償電容器提出更高要求，需要增加投資。具體通過以下公式計(jì)算：Qc=anPjs（tgΦ1-tgΦ2）

2 補(bǔ)償容量的最佳計(jì)算

（1）無功經(jīng)濟(jì)當(dāng)量

主要指的是在電力系統(tǒng)某個(gè)部位，每提升或降低1kVAr無功功率將導(dǎo)致的有功功率損耗的變化，也會(huì)對(duì)應(yīng)形成一定的數(shù)量值。所以，實(shí)際的無功補(bǔ)償后，無功經(jīng)濟(jì)當(dāng)量會(huì)利用以下公式計(jì)算：

c1=dΔP/dQ|Q=Q1=2Q1R×10-3/U2

c2=dΔP/dQ|Q-Q1-Qc=2（Q1-Qc）R×10-3/U2

C1、C2分別代表補(bǔ)償前與后的無功經(jīng)濟(jì)當(dāng)量。從上面的公式能夠看出，電網(wǎng)各處各個(gè)量之間的關(guān)系，其中無功經(jīng)濟(jì)當(dāng)量同無功功率、電網(wǎng)電阻呈正相關(guān)，然而，補(bǔ)償效益卻會(huì)因?yàn)檠a(bǔ)償容量的上升對(duì)應(yīng)下降，這些關(guān)系都需要重點(diǎn)關(guān)注。

（2）無功補(bǔ)償當(dāng)量

當(dāng)配網(wǎng)某點(diǎn)設(shè)置無功補(bǔ)償容量Qc時(shí)，單位補(bǔ)償容量會(huì)導(dǎo)致有功損耗下降，其中的下降量就是無功補(bǔ)償當(dāng)量。

（3）二者的整合計(jì)算

此系統(tǒng)中第n段其電阻設(shè)為Rn，其無功功率：Qn1，則能夠很輕松計(jì)算出第n段末端補(bǔ)償之前與補(bǔ)償后各自無功經(jīng)濟(jì)當(dāng)量值與補(bǔ)償當(dāng)量值，具體用以下公式表示：

因此，電網(wǎng)某一點(diǎn)發(fā)生無功補(bǔ)償后，其有功損耗的減少量則等于位于此點(diǎn)之前的不同段的有功損耗減少量的合計(jì)數(shù)量，具體通過以下公式表示：

三、無功補(bǔ)償?shù)男б娣治?/p>

1 臨界補(bǔ)償容量

配網(wǎng)系統(tǒng)某點(diǎn)CN1>Ccr，意味著此點(diǎn)能夠進(jìn)行補(bǔ)償，然而，經(jīng)過補(bǔ)償，對(duì)應(yīng)的無功經(jīng)濟(jì)當(dāng)量會(huì)下降，達(dá)到CN2，對(duì)此要形成新的條件，那就是確保CN2>Ccr，對(duì)應(yīng)得出經(jīng)濟(jì)當(dāng)量公式，以基準(zhǔn)電壓為依據(jù)進(jìn)行計(jì)算，最終得出以下式子：

通過分析上面的公式，可以得出，對(duì)電網(wǎng)某點(diǎn)進(jìn)行補(bǔ)償時(shí)，要想受到理想的效益，就應(yīng)該確保實(shí)際的補(bǔ)償容量在臨界補(bǔ)償容量以下，這樣才能確保補(bǔ)償成本產(chǎn)生效益。

2 無功臨界當(dāng)量

無功補(bǔ)償能夠創(chuàng)造良好效益，例如：控制有功損耗，得到預(yù)期的經(jīng)濟(jì)收獲。但是無功補(bǔ)償?shù)膶?shí)施也涉及到成本問題，能否確保成本在有限時(shí)間內(nèi)兌現(xiàn)成果，值得深入分析，無功補(bǔ)償過后，以年為單位能夠節(jié)省的電能費(fèi)用：

其中，α代表電能價(jià)格，θ%代表每一年度補(bǔ)償設(shè)備的投運(yùn)效率，這其中還要將設(shè)備折舊、維修等費(fèi)用納入考慮范圍。

經(jīng)過一系列的計(jì)算、分析得出：要想確保無功補(bǔ)償收到良好的收益，實(shí)現(xiàn)成本的有效回收，就應(yīng)該確保被補(bǔ)償點(diǎn)，沒有被正式補(bǔ)償前，其無功經(jīng)濟(jì)當(dāng)量大于無功臨界當(dāng)量，如果前者小于后者，則將導(dǎo)致補(bǔ)償失去價(jià)值和意義，會(huì)耗費(fèi)更多的經(jīng)濟(jì)成本。

結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過對(duì)0.4kV低壓配網(wǎng)無功補(bǔ)償模式的分析與討論能夠得出，實(shí)際的電網(wǎng)系統(tǒng)補(bǔ)償方式的確定需要參照配網(wǎng)系統(tǒng)的具體狀況、實(shí)際特征等來對(duì)應(yīng)優(yōu)選補(bǔ)償模式，任何一種補(bǔ)償方式都具有一定的優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)，同時(shí)，也要科學(xué)地計(jì)算補(bǔ)償容量，要本著成本投資回報(bào)的原則來進(jìn)行補(bǔ)償容量控制。

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