臺(tái)區(qū)低壓無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償對(duì)線損的影響分析

河北涉縣供電公司 056400

摘要：本文從增加線路損耗、提高供電成本和導(dǎo)致電壓波動(dòng)等三個(gè)方面，闡述了無(wú)功功率對(duì)電網(wǎng)的危害，分析了低壓無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償對(duì)線損的影響，以及智能無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償裝置的結(jié)構(gòu)及其原理，并以實(shí)例為參考探究了低壓無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償?shù)姆桨讣敖ㄗh，以期為降低線損，提高電力設(shè)備利用率，保障電網(wǎng)運(yùn)行過(guò)程中的穩(wěn)定性與傳輸能力提供借鑒意義。

關(guān)鍵詞：低壓無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償；線損；影響

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，社會(huì)的用電量持續(xù)增加，使得電力負(fù)荷不斷增長(zhǎng)，而無(wú)功消耗的情況也逐漸凸顯出來(lái)，造成了低壓電網(wǎng)的線損較大，對(duì)從而對(duì)電網(wǎng)完善發(fā)展造成了阻礙。因此，分析低壓無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償對(duì)線損的影響，對(duì)于促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展有著積極的意義。

1 無(wú)功功率對(duì)電網(wǎng)的危害

1.1 增加線路損耗。電網(wǎng)的電流總量為無(wú)功電流與有功電流相加之和，如果電網(wǎng)中的無(wú)功功率增加，電流的總量也會(huì)相應(yīng)增加，既進(jìn)一步加大了線路損耗，也會(huì)加重供電線路、用電設(shè)備和變送電設(shè)備的發(fā)熱程度，影響其正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

1.2 提高用電成本。電網(wǎng)無(wú)功功率和實(shí)際功率為正比關(guān)系，當(dāng)無(wú)功功率增加后，電弧爐、發(fā)電機(jī)與電阻焊等各種電器設(shè)備的容量也會(huì)增加，這樣會(huì)提高用電的成本。同時(shí)，因?yàn)闊o(wú)功功率所導(dǎo)致的線路損耗增加，也在一定程度上提高了用電的成本。

1.3 導(dǎo)致電壓波動(dòng)。在電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大無(wú)功功率，使得電網(wǎng)中電流與電壓相位不同相，從而出現(xiàn)嚴(yán)重的諧波分量，導(dǎo)致供電網(wǎng)絡(luò)的電壓不穩(wěn)與諧波干擾的增大，進(jìn)而嚴(yán)重影響供電的質(zhì)量，使處于同一電網(wǎng)中的其他用戶沒(méi)有辦法進(jìn)行正常取電。

2 低壓無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償對(duì)線損的影響

電力系統(tǒng)元件在進(jìn)行無(wú)功功率的傳輸時(shí)，兩端電壓之間的幅值差不太容易實(shí)現(xiàn)，并且負(fù)載與元件會(huì)消耗大量無(wú)功功率，利用發(fā)電機(jī)進(jìn)行無(wú)功功率的長(zhǎng)距離傳輸并不合理。因此，電力系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)需要進(jìn)行無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償，減少電網(wǎng)中的線路損耗，這也是保障電壓質(zhì)量的實(shí)質(zhì)與核心。

同一線路中并聯(lián)有容性負(fù)荷與感性負(fù)荷裝置，在感性負(fù)荷釋放能量的過(guò)程中，容性負(fù)荷則進(jìn)行能量吸收；而在容性負(fù)荷能量釋放的過(guò)程中，感性負(fù)荷則吸收其釋放的能量。例如電動(dòng)機(jī)與變壓器所需無(wú)功功率能從電容器得到有效補(bǔ)償，順利實(shí)現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換。借助無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償，可以減少電網(wǎng)運(yùn)行時(shí)的無(wú)功功率，進(jìn)而降低電壓的損耗，保障電壓質(zhì)量。無(wú)功補(bǔ)償方式主要為低壓補(bǔ)償、高壓補(bǔ)償、分散補(bǔ)償與集中補(bǔ)償?shù)?，相?duì)于高壓補(bǔ)償方式，低壓無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償投切靈活，可以按照無(wú)功電流變化情況，自動(dòng)投入與切除電容，實(shí)現(xiàn)無(wú)功功率的平衡。

由于低壓電網(wǎng)以感性負(fù)載與電阻負(fù)載為主，并且電流將滯后電壓一個(gè)角度，如果裝設(shè)的電容器和負(fù)載并聯(lián)，則點(diǎn)容器中的電流將會(huì)抵消部分電感電流，從而減少電感電流與總電流，功率因素則隨之提高。臺(tái)區(qū)低壓無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償可以減少低壓線路與變壓器的功率損耗，進(jìn)而減少電壓的損失。

3 智能無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償裝置的結(jié)構(gòu)及其原理

智能無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償裝置的硬件主要由轉(zhuǎn)換器、顯示器、微處理器、鍵盤、模擬量輸出、電容器陣列的投切控制、通信接口和電網(wǎng)頻率跟蹤等組成，可以對(duì)電壓、電流、功率因數(shù)、功率、諧波、無(wú)功和有功等各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)與計(jì)算，并依據(jù)補(bǔ)償最優(yōu)與次數(shù)最少的原則，確定所需電容器容量，并以開關(guān)輸出進(jìn)行命令控制。

在進(jìn)行數(shù)據(jù)采樣時(shí)，裝置采用全周傅氏算法進(jìn)行相角、電壓與電流幅值，并以快速開方算法進(jìn)行開平方的運(yùn)算。無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償控制系統(tǒng)為多輸入與多輸出閉環(huán)系統(tǒng)，并受控制對(duì)象的動(dòng)作次數(shù)約束，因此所求為近似解。為了控制電容器陣列投切，實(shí)現(xiàn)其次數(shù)最優(yōu)與無(wú)功補(bǔ)償?shù)哪繕?biāo)，按照減少控制次數(shù)，以及保持無(wú)功平衡與電壓合格的原則，需要對(duì)傳統(tǒng)電壓與無(wú)功九域圖的算法進(jìn)行改善。

由于臺(tái)區(qū)的變壓器沒(méi)有有載調(diào)壓的功能，所以不需要對(duì)變壓器分接頭進(jìn)行調(diào)整，而將功率因數(shù)作為控制的指標(biāo)。在檢測(cè)功率因數(shù)低于下限且持續(xù)一段時(shí)間后，需要將實(shí)時(shí)計(jì)算的補(bǔ)償容量投入到電容器陣列中；在檢測(cè)功率因數(shù)高于上限且持續(xù)一段時(shí)間后，對(duì)電容器陣列進(jìn)行切除處理，投切的過(guò)程中需要注意做好時(shí)間延遲，以免出現(xiàn)投切震蕩與節(jié)點(diǎn)抖動(dòng)情況。為了避免電容器因投切錯(cuò)位而出現(xiàn)不均衡問(wèn)題，需要對(duì)其陣列采用循環(huán)投切的方式，并采取動(dòng)作判據(jù)處理，防止過(guò)電壓影響用戶正常用電，在出現(xiàn)過(guò)電壓情況時(shí)，強(qiáng)行切除電容器陣列容量。

4 低壓無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償?shù)姆桨阜治?/p>

電能質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督管理辦法中明確要求在配網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償過(guò)程中，需要集中于變壓器低壓側(cè)，而高壓側(cè)主要為輔助作用，補(bǔ)償度需要控制在電容器容量20%～40%。如果補(bǔ)償不在規(guī)定范圍內(nèi)，如低壓自動(dòng)無(wú)功補(bǔ)償?shù)?，則需要按照低壓電網(wǎng)運(yùn)行情況合理選擇補(bǔ)償度。

以某低壓出線為例，其線損為15%左右，低壓線路的無(wú)功負(fù)荷比較大，末端電壓相對(duì)較低，僅為190V左右，功率因數(shù)僅為0.75，線路長(zhǎng)度500m左右，以生產(chǎn)用電為主，伴有少量照明負(fù)荷。因?yàn)闊o(wú)法準(zhǔn)確測(cè)量線路負(fù)荷，所以采取安裝智能低壓無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償裝置的方式，分析其補(bǔ)償方案。

在試驗(yàn)的過(guò)程中，負(fù)載較重區(qū)域主要是生產(chǎn)企業(yè)，無(wú)功負(fù)荷的主要消耗設(shè)備為電動(dòng)機(jī)，其他則為生活負(fù)荷，如空調(diào)與日光燈的負(fù)荷等。因?yàn)樨?fù)載較重區(qū)域電壓與功率因數(shù)比較低，所以可以采用分散補(bǔ)償或者就地補(bǔ)償方式。無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償是以負(fù)荷較重區(qū)域?yàn)橹?，安裝3臺(tái)無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償裝置。試驗(yàn)的結(jié)果表明，增加低壓無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償裝置后，借助分散補(bǔ)償或者就地補(bǔ)償，不但電網(wǎng)的電壓趨于穩(wěn)定，設(shè)備的利用率得到了提高，而且提高了線路末端的電壓，降低了上級(jí)線路、變壓器、與低壓線路損耗，臺(tái)區(qū)低電壓情況得到顯著改善。同時(shí)，在試驗(yàn)的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，低壓線路越長(zhǎng)，功率因素越低，線路負(fù)荷越大，則節(jié)能的效果更加顯著。在就地補(bǔ)償中，因?yàn)檠a(bǔ)償方式比較簡(jiǎn)便，可以對(duì)線路負(fù)荷進(jìn)行推算與實(shí)測(cè)，確定負(fù)荷分布情況，從而提高實(shí)施就地補(bǔ)償?shù)男Ч?/p>

5 低壓無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償方案的建議

5.1 如果低壓線路的支路與節(jié)點(diǎn)較多，補(bǔ)償時(shí)可以采用“2/3法則”，即在無(wú)功負(fù)荷的2/3處進(jìn)行補(bǔ)償，補(bǔ)償?shù)娜萘繛?/3的總無(wú)功負(fù)荷，無(wú)功負(fù)荷可以通過(guò)推算或?qū)崪y(cè)獲得。此方法對(duì)城鎮(zhèn)與農(nóng)村的用戶尤為合適。

5.2 如果低壓線路的支路比較少，負(fù)荷集中于少數(shù)用戶，補(bǔ)償時(shí)可以采用就地補(bǔ)償?shù)姆绞?，要求用戶補(bǔ)償?shù)揭蠊β室驍?shù)。如果線路的無(wú)功負(fù)荷仍然不足，可以再利用“2/3法則”進(jìn)行補(bǔ)償，或者部分利用就地補(bǔ)償?shù)难b置進(jìn)行適當(dāng)無(wú)功倒送彌補(bǔ)。

5.3 加大宣傳的力度，鼓勵(lì)用戶按照負(fù)荷選用低壓無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償裝置進(jìn)行隨機(jī)的補(bǔ)償。如果線路的截面<120mm2，則需要將無(wú)功補(bǔ)償與線路改造結(jié)合起來(lái)，以實(shí)現(xiàn)減少線損的目的。

5.4 城市的低壓電網(wǎng)主要為家庭與辦公負(fù)荷為主，可以利用就地補(bǔ)償?shù)姆绞竭M(jìn)行補(bǔ)償，商務(wù)樓與小區(qū)房可以在配電箱位置進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償，補(bǔ)償?shù)娜萘啃枰獙?shí)測(cè)來(lái)決定。

6 結(jié)束語(yǔ)

總之，無(wú)功功率對(duì)電網(wǎng)存在著增加線路損耗、提高供電成本導(dǎo)致電壓波動(dòng)等危害，而低壓無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償可以降低線路損耗，提高線路功率因數(shù)，在保障供電效率和優(yōu)化供電的環(huán)境中起著重要的作用。

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