基于10kV下配电网无功动态补偿的讨

【摘 要 】随着我国工业化、城镇化和信息化进程的不断加快,城乡配电网供电的能力和质量出现了不能与之协调的现象.分析10kV及以下的配电网无功动态补偿就显得十分必要.本文重点讨论了四种常用的无功补偿方式,并提出了适合10kV及以下配电网无功补偿应用的管理措施经验,从而能够有效提高配电网安全运行质量和水平.

【关 键 词 】10kV；配电网；无功；动态补偿；措施

1.前言

近年来,随着城镇化和工业化、信息化脚步的不断加快,现有的城乡配电网供电能力明显受限.局部地区经常会出现供电不稳定、电压水平偏低的现象,这严重影响了我国的社会民生和经济发展水平.因而,有效地管理机制和对10kV及以下的配电网建设监督势在必行.无功补偿一般主要集中在高压配电网和中压配电网,而低压配电网的补偿相对较少.这导致了低压配电网的线损较大,降低了电网运行的经济效益和电压质量.为此,本文着重于10kV及以下的配电网无功补偿技术的探讨分析.重点讨论了四种常用的无功补偿方式并基于此提出了适合10kV及以下配电网无功补偿应用的管理措施经验,以能够有效提高配电网安全运行质量和水平.

2.10kV无功功率补偿方式

无功功率补偿是降低损耗措施中非常有效的方式,它具有投资少、回报高的特点.配电网无功补偿方式主要分为如下四种,分别是：变电站集中补偿、低压集中补偿、中补偿方式以及无功功率就地补偿.下面就此四种方式分别介绍.

2.1 变电站集中补偿

变电站集中补偿方式主要是针对输电网的无功平衡而在电压站进行集中补偿的方式.补偿的装置一般连接在变电站的10kV母线上.集中补偿的装置包括并联电容器、同步调相机以及静态补偿器等.这种补偿方式的目的主要在于改善输电网的功率因数,从而能够有效提高终端变电所的电压和补偿主变的无功损耗.然而这种方法也存在一定的缺陷,就是对配电网的降损所起的作用不大.这种补偿方式仅仅是便于管理.

2.2 低压集中补偿

低压集中补偿的方式主要是指在配电变压器低压侧进行集中补偿.通过使用微机控制的方式来控制低压并联电容器椐.这种补偿方式能够有效提高配变的功率因数,可以实现无功的就地自然平衡,也对配电网和配变的损降有一定的作用,并且对用户侧电压水平有一定的稳定作用.然而,和变电站集中补偿类似,该补偿方式也存在有一定的缺陷,就是虽然这种方式有助于保证用户的电能供应质量,但是由于线路的电压水平是由配电网系统的状态决定的,因而此种补偿方式对于整个系统无功情况改善作用不大.

2.3 中补偿方式

中补偿方式是目前国内普遍采用的另外一种无功补偿方式.这种补偿方式是在配电变压器旁边380V侧进行集中补偿的方式.集中补偿分为固定容量补偿和自动补偿.而这均可以最大限度的挖掘变压器的潜力增加负载能力.根据公式 可以计算出,当功率因子 的时候,有功功率P等于变压器的视在功率S.而当功率因子在0.6～0.7之间时,如果不进行补偿,供电变压器的效率就很难提高.例如,1000kvA的变压器仅仅能带动600~700kw的有效功率.电容器的充放电可以有效的稳定电压,提高供电质量.而电容器的安装环境应尽量选择有利于日常维护和保养的地方,这样才有助于延长电容器的使用寿命.

2.4 无功功率就地补偿

所谓无功功率就地补偿是指在电机等感性负载旁边直接和电容器相连,通过和电机同开或者同关使得停机后电容器通过电机放电,这样电容器就不需要再额外需要放电装置.而在正常运行时候,电机所需的无功由电容器就地供给即可.由于能量交换的距离短,可以最大限度地降低线路中的电流.如此以来,在线路相同的条件下,线路损耗和电流的平方成正比,故而电容就地补偿的方式使得节电效果好,投资小高回报.

3.10kV无功动态补偿的优化措施

3.1 10kV无功动态补偿的目的和意义

为了能够实现电网的无功优化补偿,就需要结合具体电网的现状和各种无功补偿方式的特点,从而针对不同电压等级的电网中存在的问题考虑现有的无功补偿装置的特性、技术和经济因素进行无功补偿.如前言所述,现实中,各级电网公司对于110kV及以上的电网系统的无功电源问题非常重视,也对无功电源进行了完善的规划设计.但是对于10kV及以下的配电网系统的无功电源配置不尽合理.当前,国内的四种无功补偿方式基本上都是基于某个采样点的无功情况进行补偿的,并没有综合考虑整个配电网的实际运行情况.

3.2 10kV无功动态补偿实际案例

丹东供电公司辖区内共有158条10kV线路,共计长3022千米.首先,根据10kV线路具有线路长、分支多以及负荷分散的特点,对其采用分段、分散和集中的补偿方式.对于供电半径较长的线路,由于末端电荷的剧烈增加,使得无功负荷向后移动.因而,这样补偿的重点必须向末端移动.在全部的158条10kV线路上采用三分之二法进行无功固定补偿.其次,由于丹东市部分农村地区经济发展速度快,农村公用的配电变压器的小工厂和家用负荷增加迅速.为此,根据农村电网无功补偿“集中补偿和分散补偿相结合,以分散补偿为主”的原则,对100kvA以上的工副业配电变压器都安装上自动补偿JP柜装置.这种JP自动补偿装置柜可以根据负荷的变化情况自动的投入或者退出补偿,从而实现补偿的动态平衡.最后,通过用户的无功补偿,即对用户的用电装备进行就地补偿,加装随机补偿电容,使得电容器组和用电设备的供电回路并联,从而可以有效的改善电压质量,提高功率因数,减少线损,从而提高电机的可靠性和利用率.

3.3 动态无功优化配置

一般的无功优化配置问题都是针对系统在某一典型负荷下的情况所进行无功优化处理的,即静态无功优化配置.然后面对一个较为复杂的动态变化电力系统,静态无功优化配置便有了局限性.针对静态无功优化配置的局限性,提出采用典型变化日负荷的动态无功优化配置方法.这是根据配电网变电所处于的位置、负荷密度、、输电距离、主变容量、电压状况等因素的不同,从电力系统角度出发,通过计算出全网的无功潮流,从而确定配电网的补偿方式、最有补偿容量以及补偿的位置.一般而言,可以按照如下的几点原则进行优化配置.对于大型的工业用户而言,无功配置应该以用户的分散补偿方式为主,同时辅之以集中补偿方式.在公用和专用配变低压侧集中安装低压并联电容器柜.而对于农业用户无功优化配置则应当采用配电线路杆上补偿和配电变压器低压侧集中补偿相结合的方式.配变低压侧集中补偿设备的补偿率一般应达到30%以上.而对于大型商业用户无功配置则应该以用户端分散补偿为主,在大型建筑物的配电室低压侧集中安装低压并联电容器柜.对于大型居民无功配置则以用户端分散补偿为主,在住宅小区配电室低压侧集中安装足够的低压并联电容器柜.因而,综上可知,动态无功优化配置需要视具体情况的不同做调整,才能找到最适合的方案.

4.结论

无功备用的不足使得供电系统有一定的隐患.然而,过多的投入又造成了不必要的浪费,并且会增加相关部门的管理难度.为此,就必须要设计好10kV及以下电网无功动态补偿的优化方案.切忌盲目的无功建设.只有做好无功优化规划,确定合理的无功补偿方案,才能有效的保证电力系统的安全、经济运行和优质供电.