分析10KV線路無功優(yōu)化補償系統(tǒng)的應用

作者/柴寶石，國網(wǎng)河北省電力公司順平縣供電分公司

分析10KV線路無功優(yōu)化補償系統(tǒng)的應用

作者/柴寶石，國網(wǎng)河北省電力公司順平縣供電分公司

隨著我國對電能的需求越來越大，我國電網(wǎng)的電能供應壓力越來越緊張，10KV線路做為我國供電網(wǎng)絡的重要組成部分，在供電過程中如果不能采取一定的措施，就會造成極大的電能損耗，極大增加了電力企業(yè)的運營成本，不符合我國節(jié)約能源的發(fā)展戰(zhàn)略。因此，對10KV線路進行無功優(yōu)化補償技術的應用十分必要。本文對10KV線路無功優(yōu)化補償系統(tǒng)的必要性做出了深入的研究和分析，明確了無功優(yōu)化補償系統(tǒng)在10KV線路應用的重要性，并依此對10KV線路優(yōu)化補償系統(tǒng)進行簡要的分析，提出無功優(yōu)化補償系統(tǒng)在10KV線路中的應用實踐，以此確保電網(wǎng)供電質量和效率的大幅提升，推動我國的電網(wǎng)建設進程，使電能損耗得到最大幅度的降低，實現(xiàn)我國對能源節(jié)約、環(huán)境保護的戰(zhàn)略構想。

10KV線路；無功優(yōu)化補償系統(tǒng)；遺傳算法；應用實踐

引言

隨著我國用電負荷的不斷增加，對無功功率的需求也有了很大程度的增長，相比于從前以照明為主的有功功率損耗，現(xiàn)代民眾生活水平的增加，使其產生了大量的家用電器，而這也將其轉變?yōu)橐约矣秒娖鳛橹鞯臒o功功率的消耗，因此需要采取無功優(yōu)化補償系統(tǒng)對這部分無功功率進行相應的優(yōu)化和補償，以此確保線損的降低，確保用戶電壓質量，實現(xiàn)就地平衡的優(yōu)化補償原則。無功優(yōu)化補償系統(tǒng)主要通過分散和集中的形式，并將自動與固定進行有機結合，從而形成三種補償辦法，第一種是對10KV線路的母線上采取15%的主變容量來對補償電容器組進行集中的安裝。第二種是通過低壓補償電容器柜的安裝。第三種是對10KV線路中所形成的眾多負荷中心匹配相應符數(shù)的補償電容器組。相比于前兩種補償辦法，最后一種補償辦法的優(yōu)點更高，它能使補償裝置進行高度集中，方便管理的同時，也加強了對設備的利用，并且還能對10KV線路的母線中進行補償電容器組安裝的弊病予以避免，從而使無功傳輸大大降低，特別是一些線路過長或功率因數(shù)不高的相關線路，通過在負荷側通過桿上無功補償，其見效非常明顯。而無功補償優(yōu)化系統(tǒng)就是采用的對線路進行桿上集中補償?shù)霓k法。桿上集中補償中的難點就在于對補償?shù)攸c的確定，補償?shù)攸c只是被局限在了負荷的節(jié)點位置，而通過桿上集中補償，利用無功補償裝置，可以將其安裝在10KV線路的任何一個非負荷節(jié)點位置上。由此，無功優(yōu)化補償系統(tǒng)中，對容量大小的明確和無功補償?shù)牡攸c是依據(jù)非負荷節(jié)點中的補償算法來明確的，它是以年運行費用最小做為目標函數(shù)，采用遺傳算法進行計算，從而對補償節(jié)點的位置及容量值進行得出。然后在鄰域中，再次通過遺傳算法公式，計算出最優(yōu)的非節(jié)點補償位置，并明確最優(yōu)補償容量數(shù)值。在上述理論基礎上進行研究和論證，以工程角度進行闡述，創(chuàng)新出10KV線路無功優(yōu)化補償系統(tǒng)，這個系統(tǒng)集合了控制回路和電氣主回路，并且高、低壓元器件放置在戶外箱中，實現(xiàn)對關聯(lián)電容器組的自化動投切，并且運行性能更加可靠，成本也很經濟，安裝維護等都非常簡便，尤其適合上柱桿上使用，從而顯著提高了線路功率因數(shù)，降低了電壓在運輸過程中的損耗，提高了供電的質量。

1. 10KV線路無功優(yōu)化補償系統(tǒng)的必要性

眾所周知，10KV線路所構建的電網(wǎng)，在運行階段是進行有功功率傳輸?shù)?，但難免會存在一部分的無功功率，這部分無功功率的傳輸增加了電能的損耗。我們可以根據(jù)公式進行了解，其中無功功率U值的大小取決于電壓損耗的大小，U值越小△S就越小。對電能損耗來說，當Z、R、B是固定值情況下，可以得到功率損耗的計算公式，即，從計算公式可以看出，當電壓在一定范圍的時候，電網(wǎng)損耗△Z是與U2R成正比關系的，無功功率U的數(shù)值越高，那么就代表電能損耗情況越大。而通過無功優(yōu)化補償系統(tǒng)的采用，能夠有效減少這部分無功功率的傳輸，從而減少了電能的損耗，以此實現(xiàn)電能損耗降低的目的，而這也正是無功補償系統(tǒng)的工作原理。無功補償系統(tǒng)主要是利用在傳輸線路中通過安裝無功補償設備，例如并聯(lián)電容器設備等，以此確保對無功功率的減少，提高10KV線路傳輸?shù)目煽啃?，使其能夠進行良好運轉。并且，無功優(yōu)化補償系統(tǒng)還具有投資相對較少見較非常顯著的優(yōu)勢，減少了電力企業(yè)的運營成本，并且符合國家對節(jié)能減排的戰(zhàn)略規(guī)劃。無功補償系統(tǒng)的補償方式主要分為四種，第一種是對配電線路的分散補償方式，第二種是對用戶負荷就地補償方式，第三種是變電所集中補償方式，第四種是負荷測的集中補償方式。隨著我國民眾對用電需求越來越大，用電負荷也在日益升高，這就使得電網(wǎng)在運行過程中，產生了很多的無功負荷，如果僅僅只利用一種方式進行優(yōu)化補償，是很難滿足我國電網(wǎng)對用電負荷的補償需求的。因此，必須采取多種優(yōu)化補償方式對其進行補償，以此才能確保無功優(yōu)化補償系統(tǒng)的科學性、合理性。

2. 10KV線路無功優(yōu)化補償系統(tǒng)的應用

2.1 關于補償容量和補償點的明確

10KV線路中線損的有功損耗總量，主要由兩部分構成，其一是有功電流在運輸和流動過程中所產生的損耗。其二是無功電流在運輸流動過程中所產生的損耗。在10KV線路對補償電容器進行安裝，能夠使無功電流降低，以此使這些無功電流在流動過程中產生的有功損耗降低。由此可知，對補償容量和補償點進行明確是達到預期目標的核心過程。當前最常采用也是技術較為完善的是利用非節(jié)點的方法形成補償算法公式，即通過遺傳算法的計算公式來對最優(yōu)節(jié)點進行尋找，以此確定出最佳的經過優(yōu)化的補償點位置和補償容量。這種計算方法是在無功優(yōu)化補償系統(tǒng)的費用沒有增加的基礎上，實現(xiàn)非節(jié)點補償位置和容量的計算，這種計算方法的補償形式，能有利提高電壓，并且還能最大程度地降低線損。

2.2 關于補償位置的明確

補償位置的明確非常重要，它決定著預期目標能否實現(xiàn)，所以在進行10KV線路無功優(yōu)化補償系統(tǒng)的應用時，一定要對補償位置進行明確，在安裝過程中，要確保其能遵守就地平衡的選取原則，從而對安裝地點進行選取。并且，要盡量對10KV線路主干線中的無功電流進行最大程度的降低，以此為目標，對補償位置進行選取。依據(jù)相關研究和實踐項目來分析，對每條線路中進行一臺無功補償柜的安裝，其安裝位置應該盡量在線路負荷的三分之二位置。并在安裝時，還要對無功補償?shù)娜萘窟M行科學合理的配置，以此對電容器的最優(yōu)安裝地點進行明確，在安裝以后，能有效實現(xiàn)對電壓質量的改善，并且使線損獲得最大程度的降低。

2.3 無功優(yōu)化補償系統(tǒng)的技術要求

無功優(yōu)化補償系統(tǒng)在進行應用實踐過程中，應遵循其技術要求進行安裝，總的來看，在10KV線路當中，其無功補償?shù)募夹g參數(shù)與技術要求如下：其一是對泄漏比距數(shù)值的明確，泄漏比距通常要不小于24毫米每千伏才可。其二是投切開關的安裝規(guī)范，要確保高壓真空接觸器的安裝。其三是接線的型式，應盡量選用單星型，并且保證其在接線過程中，中性點不會接觸到地面。其四是電容器組帶自放電電阻的檢查和維修，在對電容器組帶進行維修和檢查過程中，應對電容器組內的所剩余的電壓放電，并在五分鐘以內將其從工作電壓降到50伏以下才可，并保證在十分鐘之內能夠將剩余電壓全部放出去，以此保證電容器組的操作和檢修安全。其五是10KV線路用電流互感器的型號規(guī)定，要求其為LZKW—10型，并且具備開啟功能。其六是無功補償箱的箱體材質，要確保其為不銹鋼，防止產生銹蝕現(xiàn)象。其七是對鐵構件的要求，要求其在構件外面進行鍍鋅處理，確保鐵構件不會在長期的風吹日曬中產生銹蝕。其八是對額定電壓的要求，要確保其額定電壓為10.5千伏左右，并且最高電壓不得大于12千伏。其九是系統(tǒng)設備的連接處要采用銅線。其十是對電容器采取保護措施。無功優(yōu)化補償系統(tǒng)都對這些方面有明確的技術要求。

2.4 無功優(yōu)化補償系統(tǒng)的管理和維護

無功優(yōu)化補償系統(tǒng)的管理和維護非常重要，它影響到預期補償效果的實現(xiàn)。因此，一定要做好無功優(yōu)化補償系統(tǒng)的相關管理工作和維護工作。這也需要我們在進行無功優(yōu)化補償系統(tǒng)應用時，要實現(xiàn)對現(xiàn)場進行動態(tài)管理的方式，例如觀察系統(tǒng)設備是否依據(jù)規(guī)定的安裝方法和參數(shù)進行自動投切等。如有必要，還要確保在進行補償裝置投切時，對10KV線路的電流及功率因數(shù)變化情況進行檢查，是否符合預期變化范圍等。通過強化無功優(yōu)化補償系統(tǒng)的管理和維護工作，來加強該系統(tǒng)的應用實踐。

3. 結語

本文通過對10KV線路無功優(yōu)化補償系統(tǒng)的必要性進行深入的分析，明確了10KV線路無功優(yōu)化補償系統(tǒng)的作用和運行方式，并對10KV線路無功優(yōu)化補償系統(tǒng)做出了分析，從而提出了關于10KV線路無功優(yōu)化補償系統(tǒng)的應用實踐，在應用過程中提出了對補償容量和補償點的明確、并對補償位置進行了分析，提出了關于無功優(yōu)化補償系統(tǒng)的技術要求及管理和維護方法，以此確保無功優(yōu)化補償系統(tǒng)在10KV線路中得到有效應用，從而推動我國電網(wǎng)建設水平的進一步提高，實現(xiàn)電力企業(yè)低本增效的發(fā)展目標。

＊ [1]甘小勇,魏小明,冉旭明,朱永勝,時國強.10kV無功補償方案的優(yōu)化設計[J].四川兵工學報,2012,(12)：3—7

＊ [2]孫國凱,洪溯,劉永亮,喬路麗.基于GPRS和PLC的10kV線路無功補償系統(tǒng)設計[J].沈陽農業(yè)大學學報,2012,(03)：11—15

＊ [3]周云成,樸在林,付立思,羅巖.10kV配電網(wǎng)無功優(yōu)化自動化控制系統(tǒng)設計[J].電力系統(tǒng)保護與控制,2011,(02)：21—26