0.4kV配电网电能质量节能综合优化技术应用

摘 要：结合国内目前配电网电能损耗较高实际情况,探讨节能优化设备技术应用,分析节能优化设备效果.

关 键 词 ：电能质量；节能综合优化；经济效益

0 前言

在电网系统中,电能由发电厂经超高压电网、高压电网、配电网或企业电网到用电设备,线路及变电设备电能损耗可达发电厂总输出电量的10%以上,而配电网的电能损耗又占总损耗的50%左右,主要是因配电线路功率因数低、无功电流、高次谐波大造成的.

1.配电设备电能质量现状

10kV线路与配电变压器、用户电气设备运行过程中需消耗大量无功容量,而我国输配电网的无功补偿多集中于变电站,远离末端用电设备,造成10kV线路及10/0.4kV配电变压器的无功损耗、用户电气设备无功损耗无法得到补偿,不能满足有效节能及提高终端电网电能质量的要求.

随着配电网所带负荷大幅增长,配电线路更新改造速度相对滞后,尤其因电动机、压缩机等旋转设备和电力电子装置对无功功率需求很大,并产生大量高次谐波,导致线路末端电能质量远低于允许范围,不断出现过负荷、低电压、线损过大、设备损坏等情况.

解决上述问题的最佳方案是遵从就地补偿、就地治理的原则,在0.4kV配电网上,直接加装无功补偿及电能质量治理设备.

2.0.4kV配电网电能质量及节能技术应用

在0.4kV电网加装并联电容器投切装置,存在如下问题：容量小、总造价高；安置位置分散,难以维护,易过补偿或欠补偿；终端电网工况复杂,补偿装置易发生谐振,故障率高；电容器寿命短,运行成本高；无功功率固定或阶梯补偿,难以适应用电设备无功的大幅度变化.为从根本上降低配电网线损,提高配电网电能质量,提高供电系统稳定可靠性,可在配电网部分加装基于低压SVG技术的电能质量综合优化装置（简称MEC装置）,并联于低压配电网,运行时可根据电网状态及设置,自动实现无功补偿、谐波滤除、三相电流不对称度矫正、电压闪变消除等功能.

其主要特点如下：

（1）快速响应的动态无功补偿,响应时间小于1ms,实时、自动、连续向配电网提供或吸收容性无功,释放系统能量,提高线路供电能力.可使电网运行于设定的功率因数,可精确补偿电网无功至功率因数为1,也可根据设定,向电网提供额外无功,以补偿电网上端10kV侧线路所需要的无功功率.

（2）滤除电网高次谐波,可有效滤除低压配电网占绝大多数比例的2-13次谐波,消除谐波对网路上临近设备造成的干扰,并降低由于谐波所造成的线路及变压器电能损耗.

（3）电压闪变抑制,可有效消除/削弱低压电网由于雷击、瞬间短路、合闸、重型负载启动等等原因造成的电网电压突升、突降问题,最大限度避免因电压闪变对电网中用电设备及用户所造成的损失.

（4）稳定低压配电网的运行电压,抑制电网电压的大幅度波动,避免由于电网电压波动而对用电设备及用户造成损失,并降低由于电压过高而产生的额外电能浪费.

（5）有效消除配电网三相电流不平衡问题,改善电网10kV/0.4kV变压器运行工况,提高变压器运行安全性,并降低由此带来的变压器损耗.

（6）补偿配电网零线电流,使变压器运行于对称工况,提高变压器安全性能,并降低损耗.

（7）可适应箱式变电站内安装及户外安装,免维护运行.

采用MEC装置后,电气设备及配电变压器所需要的无功电流全部由MEC装置提供,变电站变压器10kV端将不需要向低压配电网提供无功,10kV配电网、电气设备功率因数接近1,只存在有功电流,10kV/0.4kV配电网变压器的最大容量得以有效利用.同时,由谐波设备产生的高次谐波、电压闪变、三相不平衡等影响电网质量及安全性的问题,都通过MEC装置得到有效解决.

3 MEC装置应用的经济效益

0.4kV配电网加入MEC电能质量综合优化装置后,根据有关可类比数据,可降低配电线路、变压器等损耗4%以上.以一台200kVA的10kV/0.4kV配网变压器为例,国内一般低压配电网变压器运行功率因数为0.7-0.8,按0.75计算,该变压器实际输出有功功率150kW,实际输出无功功率132kvar,装配一台150kVA的MEC配电网电能质量综合优化装置,即可实现无功完全补偿,按节电率最小4%计算,年运行时间340天,则年节约电量为48960度,节约电费（每度按0.4元计）19584元.

4.综述

对低压配电网进行MEC电能质量综合优化改造,除能取得可观的经济效益外,还可大幅度提高配电网实际输电容量,节约配电网建设费用,同时可有效改善电能质量,提升配电变压器运行安全性、可靠性及工作寿命.