有關(guān)6KV配電線路無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)的研究

摘要：我國(guó)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)中的6kV配電線路大部分屬于樹狀結(jié)構(gòu)形式，整體供電半徑長(zhǎng)，分支元素眾多，在運(yùn)行過(guò)程中，配電線路極其容易出現(xiàn)高線損率的現(xiàn)象，不僅不利于保障整個(gè)配網(wǎng)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，而且還會(huì)在很大程度上增加配電網(wǎng)運(yùn)行的成本。采用合適的方式對(duì)配網(wǎng)進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償，降低電力系統(tǒng)中的有功功率損耗，提升系統(tǒng)的功率因數(shù)和設(shè)備利用率，對(duì)確保電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行有著重要意義。

關(guān)鍵詞：6kV；配電線路；無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)

1電壓損失產(chǎn)生的原因

配電線路在傳輸功率時(shí)，電流將通過(guò)線路的電阻、電感的感抗上產(chǎn)生電壓損耗△U，假如始端電壓為U1，末端電壓為U2，則電壓損耗計(jì)算公式為：

式中：P-線路傳輸?shù)挠泄β剩╧w）；Q-線路傳輸?shù)母行詿o(wú)功功率（kwar）；Ue-線路額定電壓（kv）；R、X-線路的電阻、線路電感的感抗（Ω）。電壓損失包括有功電壓損失PR/Ue和無(wú)功電壓損失QX/Ue，油田電網(wǎng)中的每條6kV配電線路輸送的有功功率P基本保持不變，而線路的電阻R、感抗X為定值，無(wú)功電壓損失越小，總的電壓損失△U就越小，電壓質(zhì)量就越高。當(dāng)配電線路安裝容量為QC的并聯(lián)補(bǔ)償電容器后，線路的電壓損耗為：

可以看出，在6kV配電線路安裝無(wú)功補(bǔ)償裝置后，線路傳輸?shù)臒o(wú)功功率就會(huì)變小，相應(yīng)地就減少了配電線路電壓的損耗，從而提高了配電網(wǎng)的電壓質(zhì)量。

2分析6kV配電線路滋生功率損耗問(wèn)題的原因

2.1無(wú)功補(bǔ)償原理論述

以油田電網(wǎng)為例，油田電網(wǎng)中的6kV配電線路中配電變壓器和異步電動(dòng)機(jī)屬于感性負(fù)荷，無(wú)功補(bǔ)償就是把電容器并聯(lián)于6kV配電線路中，能量在感性負(fù)荷和容性負(fù)荷之間進(jìn)行交換而不消耗。也就是感性負(fù)荷所需要的無(wú)功功率可由容性負(fù)荷輸出的無(wú)功功率補(bǔ)償。它的原理電路圖如圖1。如圖，電感線圈在交流電路中用以建立磁場(chǎng)的無(wú)功能量，就可以在與電容之間的往返振蕩中獲得，如果在QC=QL，無(wú)功功率則就地平衡，從而避免了無(wú)功電量在電源與負(fù)荷之間長(zhǎng)距離交換而產(chǎn)生能耗和電壓降，電源就可以向更多的提供電能，提高了電源的利用率，這就是無(wú)功功率補(bǔ)償原理。

2.2電容器組安裝位置確認(rèn)

6kV配電線路連接的變壓器分布區(qū)域廣泛，但是變壓器的容量基本維持在100kVa范圍以下，其負(fù)荷延展存在一定的規(guī)律，這樣能夠輔助不同電容器組容量?jī)?yōu)化配置和安裝地點(diǎn)確認(rèn)工作。在環(huán)形供電網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)安裝時(shí)，由于線路整體配備兩個(gè)以上的聯(lián)絡(luò)開關(guān)線路，正常情況下只需選取一個(gè)經(jīng)濟(jì)功率斷開點(diǎn)實(shí)施運(yùn)行，所以電容器被直觀地安裝在配電線路主干線負(fù)荷密集位置上，或者在負(fù)荷密集區(qū)域分支線路上進(jìn)行分散安裝，此類補(bǔ)償模式設(shè)置在無(wú)功負(fù)荷中心，能夠滿足就地測(cè)量和補(bǔ)償?shù)墓δ軛l件，并且避免系統(tǒng)無(wú)功功率的灌入，升壓降損的應(yīng)用實(shí)效較為明顯。

3分析桿上無(wú)功補(bǔ)償模式

油田6kV配電線路均采用桿上無(wú)功補(bǔ)償方式，主要是針對(duì)油井變壓器較多、供電半徑較長(zhǎng)的6kV配電線路所需的無(wú)功功率進(jìn)行補(bǔ)償，這種補(bǔ)償方式具有投資小、回收快、補(bǔ)償效果較高、便于管理和維護(hù)的優(yōu)點(diǎn)，適合于功率因數(shù)較低且負(fù)荷較重的長(zhǎng)距離油田配電線路。電容器組并聯(lián)安裝在架空線路的桿塔上，接線簡(jiǎn)單，每相只配置一臺(tái)電容器裝置，從而降低整套補(bǔ)償設(shè)備的故障率，保護(hù)方式采用熔絲和氧化鋅避雷器作為過(guò)電流和過(guò)電壓保護(hù)。某油田配電線路2011年安裝了20臺(tái)HWX-10-1型線路無(wú)功補(bǔ)償裝置，該裝置能夠根據(jù)線路電壓、無(wú)功和功率因數(shù)對(duì)線路并聯(lián)電容器實(shí)現(xiàn)自動(dòng)跟蹤投切，可通過(guò)整定運(yùn)行參數(shù)任意調(diào)節(jié)控制范圍，有效抑制“欠補(bǔ)”、“過(guò)補(bǔ)”現(xiàn)象，確保電網(wǎng)功率因數(shù)穩(wěn)定在固定范圍；還具備失壓保護(hù)功能，在線路突然停電時(shí)能夠立即切除電容器，并在一定時(shí)間段內(nèi)閉容器再次投入，避免線路重合閘后電容器帶電投入對(duì)電網(wǎng)造成沖擊。

4分析6kV配網(wǎng)的無(wú)功補(bǔ)償措施

4.1線路補(bǔ)償措施

在6kV配網(wǎng)中的并聯(lián)電容器通常存在遠(yuǎn)離變電站的情況，導(dǎo)致控制成本與維護(hù)工作量的增加，因此需要對(duì)線路中電容器的布局、配置進(jìn)行優(yōu)化。優(yōu)化線路補(bǔ)償可從以下措施進(jìn)行控制：如需進(jìn)行單條配電線與單臺(tái)電容器的配合，則每一相只配備一臺(tái)電容器，應(yīng)安裝在距離線路首端約2/3處，降低補(bǔ)償設(shè)備的故障發(fā)生率同時(shí)降低安裝成本。如需要安裝兩組電容器，則第一套電容器應(yīng)安裝在距離線路首端約2/5，而第二臺(tái)電容器則為4/5處，以此類推，電容器與電容器之間保持一定的間隔。此外，控制電路中的補(bǔ)償容量，每臺(tái)電容器的補(bǔ)償容量應(yīng)為補(bǔ)償總?cè)萘康?/3，從而保護(hù)用電設(shè)備的安全。將復(fù)雜線路保護(hù)方式簡(jiǎn)化，可用熔絲做過(guò)流保護(hù)，氧化鋅避雷器則作為過(guò)電壓保護(hù)，提高線路安全。

4.2降低線路的電流的措施

降低6kV配網(wǎng)中的電流，能提高無(wú)功功率，減少損耗。降低電路電流可通過(guò)裝配配電變壓器、增加電網(wǎng)電壓運(yùn)行功率及規(guī)劃導(dǎo)線橫截面積3個(gè)主要的方式進(jìn)行。針對(duì)于當(dāng)前6kV線路過(guò)長(zhǎng)、負(fù)荷過(guò)大等問(wèn)題，可根據(jù)不同地區(qū)的負(fù)荷情況規(guī)劃合適的配電裝置安裝位置同時(shí)減小供電半徑，將6kV電源引至負(fù)荷中心，降低電網(wǎng)輸送的電流。增加電網(wǎng)電壓，運(yùn)行功率在負(fù)荷高峰期將電壓調(diào)高，從而降低線路電流，提高運(yùn)行能力。6kV配網(wǎng)中普遍存在線路老化，電流輸送能力差的情況，在更換電線的同時(shí)要根據(jù)負(fù)荷情況選擇合適的導(dǎo)線截面。根據(jù)地區(qū)的用電需求，科學(xué)預(yù)測(cè)6kV配網(wǎng)的發(fā)展需求，以導(dǎo)線經(jīng)濟(jì)電流密度為導(dǎo)線橫截面的選擇基礎(chǔ)。通過(guò)控制導(dǎo)線橫截面積的方式調(diào)配電流，在滿足區(qū)域用電設(shè)備需求的同時(shí)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

4.3終端裝置補(bǔ)償措施

在油田低壓配電網(wǎng)的電力輸送中，無(wú)功功率的供需不平衡尤為明顯。油田單井用電設(shè)備較為分散，負(fù)荷波動(dòng)大，電線耗損也相對(duì)嚴(yán)重。終端補(bǔ)償是一種可單獨(dú)補(bǔ)償?shù)姆绞剑挥陔娋W(wǎng)末端能直接為廣大低壓配電網(wǎng)用戶提供無(wú)功率，降低6kV配網(wǎng)中的無(wú)功功率的耗損，滿足用電需求。終端補(bǔ)償方式需要根據(jù)用電設(shè)備的具體情況選擇合適的補(bǔ)償裝置。如企業(yè)、廠礦等的發(fā)電機(jī)應(yīng)采用隨機(jī)補(bǔ)償?shù)姆绞?，因其容量大且用電設(shè)備長(zhǎng)期使用，因此補(bǔ)償裝置的規(guī)格可用常規(guī)的補(bǔ)償裝置；而負(fù)荷小、浮動(dòng)大、分散的用戶用電設(shè)備則采用體積小、易安裝的新型終端無(wú)功補(bǔ)償裝置，控制成本。通過(guò)優(yōu)化終端裝置，保持6kV配網(wǎng)無(wú)功功率補(bǔ)償平衡。

5結(jié)語(yǔ)

總之，作為電力系統(tǒng)重要組成部分之一，配電網(wǎng)的合理的無(wú)功補(bǔ)償方案往往直接關(guān)系到整個(gè)電力系統(tǒng)的安全性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性，因此，在配電網(wǎng)的規(guī)劃建設(shè)過(guò)程中，要科學(xué)合理規(guī)劃無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)，發(fā)揮其性能，以促進(jìn)供電企業(yè)健康發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介：楊波（1985.10.1），男；遼寧錦州；滿族；大學(xué)本科；工程師：隊(duì)長(zhǎng)：研究方向：電力工程。

（作者單位：遼河石油勘探局有限公司電力分公司歡喜嶺供電工區(qū)）