無功優(yōu)化技術在農村配網中的應用探析

劉瑩

【摘要】目前，農村配電網中存在著配電變壓器較多、輸電線路長、負荷時變性較強等導致增加線路無功損耗的因素。農村配電網有著較大的降損空間，對配電網進行優(yōu)化補償具有提高電壓質量與降低線路損耗等重要意義。

【關鍵詞】農村;配電網;無功補償;優(yōu)化

引言

近年來，隨著新農村建設步伐的不斷加快，農村用電需求也在急劇增大，農村用戶對供電的電壓質量和可靠性等均提出了新的要求。因此，優(yōu)化配電網無功、調整電壓、降低線損以提高供電質量勢在必行。

1.農村配電網無功補償原則

為了使農村配電網無功補償能夠取得良好的綜合效益，無功優(yōu)化技術方案應當按統(tǒng)籌規(guī)劃、合理布局、分級補償和就地平衡等原則進行設計實施。農村配電網負荷中的無功功率直接影響了系統(tǒng)的電能損耗與電網電壓。補償電容器設置的位置和容量決定了無功補償的調壓程度、降損效果以及補償電容器的經濟效益等。在農村配電網無功補償中應當追求最佳的經濟效益。農村配電網的不同的段區(qū)之間存在著線路電阻和無功符合的差異，無功補償在不同段區(qū)所取得的經濟效益也各不相同。在進行無功補償時應當考慮以下兩個因素：第一，補償后所取得的功率因數是否合理，功率因數不是越高越好，只有適當的功率因數才能發(fā)揮降低線損和提高經濟效益的作用;第二，無功補償裝置的安裝地點，補償裝置應當安裝在10KV線路的電容器上，這樣才能得到較高的千瓦數，節(jié)能效益才能充分的發(fā)揮出來。

農村配電網無功補償在遵循充分發(fā)揮經濟效益的原則下，還應當遵循可行性和便于維護的原則。應當慎重地選用無功補償的設備，盡量選取性能優(yōu)越、維護較少和便于管理的設備，例如擁有自動投放裝置的電容器。應當仔細選擇無功補償設備的安裝地點，盡量不要在野外線路上安裝電容器。無功補償分布的原則是線路負荷重、線路細而長，電壓質量較差，能夠降低可變損耗的線路負載端。線路末端的輕載運行線路一般都能滿足運行要求，不應當進行補償，不然在用電低谷時，線路電壓會急劇升高，容易進一步加大配電線損。此外，農村配電網無功補償還應當采取隨器補償和分散補償相結合的方式。

2.農村配電網無功補償應注意的問題

2.1 無功補償的優(yōu)化問題

從目前農村配電網無功補償裝置的運行狀況來看，不是所有的安裝點和無功補償設備都取得了優(yōu)良的降低線損、改善電壓質量的作用。由于有的配變本身的負荷較小、功率因素較高等因素影響，使得無功補償設備產生的效益和投入不成比例，裝置投入利用率低，無功補償沒能夠取得良好的效益。所以，應當高度重視農村配電網無功補償優(yōu)化問題以最大限度地發(fā)揮無功補償的效益。應當提前進行經濟技術分析與無功運行參數監(jiān)測從而確定最優(yōu)的無功補償方式、補償地點與補償容量，是否有必要進行無功補償，只有這樣才能充分利用資金發(fā)揮出最大的無功補償效益。

2.2 無功補償的諧波問題

雖然電容器具有一定的抗諧波的能力，但是其本身也具有放大諧波的副作用。如果諧波的含量一直過大，就會大大地損耗電容器的壽命，導致電容器過早的損壞。此外，因為電容器對諧波具有放大作用，會使得系統(tǒng)受到更加嚴重的諧波干擾。所以，農村配電網在進行無功補償時應當對諧波進行有效的治理。如果在需要進行無功補償的地點出現較大的諧波干擾，就應當增加濾波裝置。

2.3 無功補償的無功倒送問題

無功倒送將會加重配電線路的負擔，增加配電網的損耗，是農村配電管理中應當極力避免發(fā)生的現象。如果在農村電能質量低、臺區(qū)供電半徑較長的低壓線路中后段安裝固定的無功補償裝置，就會導致無功倒送的發(fā)生，在提升了一定的電壓同時還增大了線損。這是因為農村的低壓線路的功率因數本來就比較高，用電負荷的時間變化多樣，無功損耗相對較小。所以在農村配電網進行無功補償時，不能只關注提升低壓線路末端電壓的效果，還應當關注無功倒送所帶來的增大線損。

2.4 無功補償裝置的功率耗損問題

在設計農村配電網優(yōu)化技術方案時，應當充分考慮無功補償裝置的自身功率損耗，切不可把無功補償裝置當成無損設備進行設計使用。

3.農村配電網無功優(yōu)化補償策略

3.1 無功優(yōu)化補償方式

采取降壓和調壓相結合，低壓補償和高壓補償相結合，分散補償與集中補償相結合的方式。低壓配電網應當將用戶側分散補償作為重點;中壓配電網應當將配電變壓器低壓側集中補償與10KV線路補償作為重點;高壓補償應當將變電站集中補償作為重點。配電變壓器低壓側集中補償以補償低壓無功基本負荷與配變無功率不損耗為重點，從而實現低壓電網的無功就地平衡。10KV線路無功補償以補償配變勵磁無功功率損耗與線路感性電抗所消耗的無功功率為重點。低壓線路無功補償以補償無功負荷較重、供電半徑較長的低壓線路為重點，從而提升低壓線路末端的電壓質量，降低低壓線路的損耗?？蛻綦S機無功補償以補償不按照功率考核的客戶電機，促使大功率電機的無功負荷就地平衡。

3.2 無功補償容量與控制方式

首先，配變隨器無功補償。小容量配變隨器通常采取固定的無功補償方式，根據配變空載的無功損耗來確定無功補償的容量，補償的容量通常是配變容量的8%左右。無功負荷相對較大的大容量配變隨器一般采用將無功缺額作為判斷依據的自動投切控制方式，使用的裝置為智能型無功補償裝置。按照配電變壓器負荷的自然功率因數是0.85、最大負載率是75%的情況進行無功優(yōu)化計算，最終確定配變智能無功補償的容量。通常補償容量為配電變壓器容量的20%-40%，在重負荷時配變高壓側功率因素可以達到0.95以上。

其次，10KV線路的無功補償。可以根據10KV線路的負荷分布情況進行無功補償。通常，無功補償點應當設置為一處，不應當超過兩處，根據局部電網的無功基荷和配電變壓器空載損耗兩部分情況確定無功補償容量?？梢赃M行10KV線路的裝接容量測算，再依據歷史電量計算出負債率，最后根據典型臺區(qū)的功率因素對需要到達補償目標的無功補償容量進行測算。無功補償容量通常約為10KV線路配變總容量的8%左右，為了避免線路在最小負荷的情況下發(fā)生無功倒送，無功補償裝置應當采用將無功缺額作為判斷依據的自動投切控制方式。

第三，低壓線路無功補償。作為電壓調整和無功補償主要手段的低壓線路補償，根據分段補償的原理對低壓電網末端電壓較低、供電半徑較長、小型電機較多的線路進行無功補償。農村低壓線路的負荷峰谷差相對較大，采用智能自動投切裝置或固定的投切方式均無法取得良好的經濟效益和補償效果。對于供電電壓質量和功率因素較低、供電半徑超過500米、負荷較重的低壓線路可以安裝半自動投切補償裝置進行無功補償。

第四，用戶隨機無功補償。此種補償方式中，用戶電機隨機補償裝置應當采用和電機同時投切的方式。對于機械慣性較大的電機，可以將無功補償的容量設置為電機空載無功功率的1.3-1.5倍;對于機械慣性較小的電機，可以將無功補償的容量設置為電機空載無功功率的0.9倍。

4.結束語

綜上所述，配電網無功補償可以顯著改善電壓質量、減少線路損耗、降低運行成本。在進行配電網無功補償時，應當詳細分析電網結構與無功負荷等情況，監(jiān)測、分析、計算相關的運行參數，確定性價比較高的無功優(yōu)化補償方案。

參考文獻

[1]王正風，徐先勇，司云峰.電力系統(tǒng)無功功率的最優(yōu)分布[J].現代電力，2004，21（6）.

[2]姚國清.農村低壓配電網無功優(yōu)化應用研究[J].農業(yè)電氣化，2010（11）.

[3]張勇軍，任震，李本河.配電線路桿上無功補償優(yōu)化算法[J].華南理工大學學報，2001，29（4）.