配電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償配置優(yōu)化原則分析

張珂

【摘??要】配電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償配置的優(yōu)化，可以使整個(gè)配電系統(tǒng)的供電能力提升，最大程度降低網(wǎng)損的同時(shí)保證電壓質(zhì)量，使供電滿足人們?nèi)粘Ｉ畹挠秒娦枨?。本文?duì)我國(guó)目前配電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償配置進(jìn)行了闡述，并對(duì)其意義、裝置、方式進(jìn)行分析，在此基礎(chǔ)上對(duì)配電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償配置的優(yōu)化原則進(jìn)行探究。

【關(guān)鍵詞】配電網(wǎng);無(wú)功補(bǔ)償;配置優(yōu)化原則

隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)體系不斷完善并逐漸深化，人們?nèi)粘５纳钏劫|(zhì)量逐步提升，對(duì)于電力能源的需求越來(lái)越高，致使配電系統(tǒng)的負(fù)荷日漸增長(zhǎng)，導(dǎo)致對(duì)無(wú)功需求越來(lái)越高。無(wú)功功率的穩(wěn)定平衡是配電系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的重要保障，若無(wú)功功率不能平均分配，則會(huì)導(dǎo)致配電系統(tǒng)整體電能質(zhì)量下降，隨后會(huì)導(dǎo)致功率因數(shù)較低、電壓降低、線損增加等一系列問(wèn)題[1]。由此可見，電力企業(yè)對(duì)配電網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行科學(xué)化無(wú)功補(bǔ)償可以避免上述問(wèn)題頻繁發(fā)生，使配電網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定運(yùn)行，從而保證用戶用電的安全性。目前，我國(guó)絕大多數(shù)配電網(wǎng)絡(luò)的無(wú)功容量無(wú)法滿足人們?nèi)粘Ｓ秒娦枨?，?dǎo)致配電網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷過(guò)重，致使配電設(shè)備荷載過(guò)高，致使電損嚴(yán)重，為配電網(wǎng)絡(luò)埋下一定的安全隱患?；诖?，分析研究配電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償配置優(yōu)化原則是配電網(wǎng)安全運(yùn)行的重要保障，提升電力企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)能夠作為理論依據(jù)，為電力企業(yè)長(zhǎng)期發(fā)展提供助力。

1?配電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償配置簡(jiǎn)述

配電網(wǎng)是電力網(wǎng)絡(luò)的終極末端，對(duì)無(wú)功方面具有嚴(yán)格的要求，但距離無(wú)功電源最遠(yuǎn)。配電網(wǎng)的電壓等級(jí)相對(duì)較低，在同一個(gè)電力網(wǎng)絡(luò)中輸送的電能是等量的，當(dāng)電能傳送至配電網(wǎng)時(shí)，會(huì)導(dǎo)致配電網(wǎng)的壓降增高，產(chǎn)生大量能耗。采用科學(xué)的無(wú)功補(bǔ)償方式，能夠有效改善電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，使電能質(zhì)量得到提升，降低損耗對(duì)配電網(wǎng)正常運(yùn)行的影響，從而提升供電質(zhì)量?，F(xiàn)階段，電力系統(tǒng)的對(duì)電能資源的供應(yīng)及用戶用電的實(shí)際需求存在嚴(yán)重不符的現(xiàn)象，在我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展不斷深化的背景下，用電用戶對(duì)電能資源的需求量越來(lái)越高，使用電能的質(zhì)量也具有一定要求，兩者之間的矛盾逐漸加深，特別是節(jié)能減排、環(huán)境保護(hù)等相關(guān)政策相繼出臺(tái)，配電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償配置優(yōu)化必須提上日程。

目前，我國(guó)大部分電網(wǎng)及電力系統(tǒng)的原則設(shè)計(jì)都明確了無(wú)功配置的基礎(chǔ)原則，但制定的標(biāo)準(zhǔn)沒(méi)有進(jìn)行統(tǒng)一，導(dǎo)致補(bǔ)償范圍過(guò)大，無(wú)法進(jìn)行規(guī)范化操作[2]。近年來(lái)，我國(guó)相關(guān)專業(yè)學(xué)者對(duì)配電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償進(jìn)行了多次研究，側(cè)重具備負(fù)荷、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)等相關(guān)參數(shù)的配電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償配置的優(yōu)化方案研究。針對(duì)電網(wǎng)綜合運(yùn)行費(fèi)用，利用遺傳算法開發(fā)自定義適應(yīng)度函數(shù)，建立科學(xué)的數(shù)學(xué)模型，計(jì)算優(yōu)化指數(shù)，全面提升配電系統(tǒng)的質(zhì)量。在粒子群算法的基礎(chǔ)上引入變異算子，擴(kuò)充搜索空間，使粒子群的形態(tài)多樣化，整體提升無(wú)功補(bǔ)償配置性能。采用小生境遺傳算法，設(shè)置動(dòng)態(tài)函數(shù)對(duì)個(gè)體距離標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行判別，從而使全局范圍最優(yōu)解方案的作用得以充分發(fā)揮。但現(xiàn)階段更側(cè)重于改進(jìn)優(yōu)化算法的研究，且處于探究理論的初級(jí)階段，在實(shí)際的配電網(wǎng)中很難進(jìn)行實(shí)施操作。

2?配電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償?shù)囊饬x

配電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償?shù)挠行?shí)現(xiàn)能夠確保電網(wǎng)功率負(fù)荷降低，校正電網(wǎng)功率因數(shù)，并使無(wú)功損耗得到控制，有效防止漏電等現(xiàn)象發(fā)生。與此同時(shí)，配電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償還能夠使電能資源穩(wěn)定運(yùn)輸，確保配電系統(tǒng)穩(wěn)定、高效、安全地運(yùn)行，減少電力核心設(shè)備的運(yùn)作荷載，使其使用壽命延長(zhǎng)。

3?配電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償裝置與方式

配電網(wǎng)無(wú)功損耗主要由線路無(wú)功損耗、變壓器無(wú)功損耗、負(fù)荷無(wú)功損耗三部分組成。

3.1配電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償配置

在配電網(wǎng)中，主變無(wú)功補(bǔ)償裝置以及配變無(wú)功補(bǔ)償裝置共同組成無(wú)功補(bǔ)償裝置，產(chǎn)生無(wú)功的主要設(shè)備是并聯(lián)電容器組，使系統(tǒng)的無(wú)功缺額均勻分配，從而使整個(gè)系統(tǒng)的無(wú)功功率平衡，盡可能將傳輸電能的距離縮短。并聯(lián)電容器組的接線形狀有星形、雙星形、三角形、雙三角形，其中星形接線的接地方式包括中性點(diǎn)不接地和中性點(diǎn)接地兩種。配電網(wǎng)的無(wú)功補(bǔ)償方式分別為三相補(bǔ)償、分相補(bǔ)償、三相+分相混合補(bǔ)償，用于提高配電網(wǎng)功率因數(shù)及電能質(zhì)量，有效降低線路損耗。

3.2配電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償方式

目前，配電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償方式主要分為線路桿上補(bǔ)償、低壓集中補(bǔ)償、變電站集中補(bǔ)償以及用戶終端分散補(bǔ)償4種[3]。

3.2.1線路桿上補(bǔ)償

線路桿上補(bǔ)償主要是對(duì)線路桿塔上的正常運(yùn)作的電容器中的無(wú)功損耗以及空載勵(lì)磁損耗進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償，補(bǔ)償方式多采用長(zhǎng)期的固定模式，適應(yīng)能力較弱，無(wú)法對(duì)實(shí)時(shí)變化的非人為因素進(jìn)行有效預(yù)防，且需要大量開展維護(hù)檢修工作，限制因素較多。

3.2.2低壓集中補(bǔ)償

目前，配電網(wǎng)中最常見的無(wú)功補(bǔ)償方式為低壓集中補(bǔ)償，其原理是采用并聯(lián)電容器補(bǔ)償裝置在電壓為380V的配電系統(tǒng)中集中補(bǔ)償無(wú)功功率，其主要目的是對(duì)配變及的10kv線路無(wú)功損耗進(jìn)行補(bǔ)償，提高配變功率因數(shù)，實(shí)現(xiàn)無(wú)功就地平衡，有效減低配電網(wǎng)的電能損耗。

3.2.3變電站集中補(bǔ)償

變電站集中補(bǔ)償?shù)念~主要作用部位是10kv變電站的母線側(cè)，采用并聯(lián)電抗器和并聯(lián)電容器作為補(bǔ)償裝置，其主要目的是對(duì)主變無(wú)功補(bǔ)償裝置的無(wú)功損耗進(jìn)行補(bǔ)償，從而使功率因數(shù)得到校正，提升配電系統(tǒng)整體的電壓水平。

3.2.4用戶終端分散補(bǔ)償

用戶終端分散補(bǔ)償是依據(jù)用戶設(shè)備的無(wú)功需求調(diào)整自然功率因數(shù)的補(bǔ)償過(guò)程，通過(guò)控制投切的方式輸送無(wú)功功率，使自然功率因數(shù)得以提升至合理范圍，配置及安裝十分便捷，操作簡(jiǎn)單靈活，適用環(huán)境通常為專用配變供工業(yè)。

4?配電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償配置優(yōu)化原則

配電網(wǎng)在用戶功率因數(shù)和主變配置進(jìn)線首端功率明確的前提下，可以將補(bǔ)償指標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)一，僅存在補(bǔ)償位置的差別。配電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償配置在進(jìn)行優(yōu)化期間，必須嚴(yán)格遵守補(bǔ)償原則，不能形式化處理，這樣無(wú)法達(dá)到預(yù)期效果。

4.1設(shè)定無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備最小配變?nèi)萘?/p>

無(wú)功補(bǔ)償裝置只有在配變供電量大、配變?nèi)萘看蟮那闆r下才能存在降損空間，裝置的實(shí)際作用才能得以充分發(fā)揮[4]。而在配變供電量小、配變?nèi)萘啃〉那闆r下，配電網(wǎng)的有功損耗相對(duì)較小，導(dǎo)致無(wú)功補(bǔ)償裝置對(duì)無(wú)功網(wǎng)損的降損空間較小，設(shè)備無(wú)法發(fā)揮實(shí)際作用，成本投入過(guò)高，導(dǎo)致電力企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益受損。

4.2分級(jí)協(xié)調(diào)無(wú)功就地平衡

無(wú)功補(bǔ)償配置的安設(shè)必須考慮系統(tǒng)整體設(shè)備配置的協(xié)調(diào)性，包括10kV及以下配電網(wǎng)、各電壓等級(jí)變電站以及用戶側(cè)等。有效調(diào)節(jié)配電網(wǎng)無(wú)功功率，使其就地平衡，可以降低低壓網(wǎng)無(wú)功負(fù)荷，避免傳輸過(guò)程中電壓等級(jí)跨度較大情況，降低配電網(wǎng)線路電能損耗。

4.3明確劃分無(wú)功管轄范圍

無(wú)功補(bǔ)償配置原則包括就地平衡以及分級(jí)協(xié)調(diào)，“就地”的具體實(shí)施需要明確劃分無(wú)功管轄的范圍。一旦管轄范圍得以確定，無(wú)功補(bǔ)償位置也能夠及時(shí)明確，同時(shí)能夠?qū)⒏鳠o(wú)功補(bǔ)償設(shè)備的對(duì)應(yīng)管轄范圍進(jìn)行確定，從而確保分級(jí)管理的穩(wěn)定，使配電網(wǎng)整體運(yùn)作協(xié)調(diào)。

5?結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，配電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償配置優(yōu)化能夠確保配電系統(tǒng)整體的安全性，并使其穩(wěn)定運(yùn)行。配電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償配置優(yōu)化原則的具體實(shí)施是實(shí)現(xiàn)配電系統(tǒng)運(yùn)作規(guī)范化的重要途徑，能夠有效降低配電網(wǎng)線路電能損耗，調(diào)整配變功率因數(shù)，提升系統(tǒng)整體的電壓水平，減少電力核心設(shè)備荷載，增加電力核心設(shè)備的使用年限，使無(wú)功功率補(bǔ)償?shù)靡跃偷仄胶狻?/p>

參考文獻(xiàn)：

[1]蔡陳立.配電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償配置優(yōu)化原則分析[J].科技經(jīng)濟(jì)導(dǎo)刊，2017（08）：92.

[2]李寧可.配電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償模型與配置方案優(yōu)化[D].華北電力大學(xué)（北京），2016.

[3]劉艷陽(yáng).配電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償配置原則優(yōu)化研究[J].陜西電力，2015，43（09）：57-61.

[4]張勇軍，陳艷.高壓配電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償配置原則的優(yōu)化[J].華南理工大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2014，42（06）：17-24.

（作者單位：國(guó)網(wǎng)河南省電力公司）