0.4kV配電網(wǎng)電能質(zhì)量及節(jié)能綜合優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用分析

摘 要：結(jié)合國內(nèi)目前配電網(wǎng)電能損耗較高實際情況，探討節(jié)能優(yōu)化設(shè)備技術(shù)應(yīng)用，分析節(jié)能優(yōu)化設(shè)備效果。

關(guān)鍵詞：電能質(zhì)量；節(jié)能綜合優(yōu)化；經(jīng)濟(jì)效益

0 前言

在電網(wǎng)系統(tǒng)中，電能由發(fā)電廠經(jīng)超高壓電網(wǎng)、高壓電網(wǎng)、配電網(wǎng)或企業(yè)電網(wǎng)到用電設(shè)備，線路及變電設(shè)備電能損耗可達(dá)發(fā)電廠總輸出電量的10%以上，而配電網(wǎng)的電能損耗又占總損耗的50%左右，主要是因配電線路功率因數(shù)低、無功電流、高次諧波大造成的。

1 配電設(shè)備電能質(zhì)量現(xiàn)狀

10kV線路與配電變壓器、用戶電氣設(shè)備運(yùn)行過程中需消耗大量無功容量，而我國輸配電網(wǎng)的無功補(bǔ)償多集中于變電站，遠(yuǎn)離末端用電設(shè)備，造成10kV線路及10/0.4kV配電變壓器的無功損耗、用戶電氣設(shè)備無功損耗無法得到補(bǔ)償，不能滿足有效節(jié)能及提高終端電網(wǎng)電能質(zhì)量的要求。

隨著配電網(wǎng)所帶負(fù)荷大幅增長，配電線路更新改造速度相對滯后，尤其因電動機(jī)、壓縮機(jī)等旋轉(zhuǎn)設(shè)備和電力電子裝置對無功功率需求很大，并產(chǎn)生大量高次諧波，導(dǎo)致線路末端電能質(zhì)量遠(yuǎn)低于允許范圍，不斷出現(xiàn)過負(fù)荷、低電壓、線損過大、設(shè)備損壞等情況。

解決上述問題的最佳方案是遵從就地補(bǔ)償、就地治理的原則，在0.4kV配電網(wǎng)上，直接加裝無功補(bǔ)償及電能質(zhì)量治理設(shè)備。

2 0.4kV配電網(wǎng)電能質(zhì)量及節(jié)能技術(shù)應(yīng)用

在0.4kV電網(wǎng)加裝并聯(lián)電容器投切裝置，存在如下問題：容量小、總造價高；安置位置分散，難以維護(hù)，易過補(bǔ)償或欠補(bǔ)償；終端電網(wǎng)工況復(fù)雜，補(bǔ)償裝置易發(fā)生諧振，故障率高；電容器壽命短，運(yùn)行成本高；無功功率固定或階梯補(bǔ)償，難以適應(yīng)用電設(shè)備無功的大幅度變化。為從根本上降低配電網(wǎng)線損，提高配電網(wǎng)電能質(zhì)量，提高供電系統(tǒng)穩(wěn)定可靠性，可在配電網(wǎng)部分加裝基于低壓SVG技術(shù)的電能質(zhì)量綜合優(yōu)化裝置（簡稱MEC裝置），并聯(lián)于低壓配電網(wǎng)，運(yùn)行時可根據(jù)電網(wǎng)狀態(tài)及設(shè)置，自動實現(xiàn)無功補(bǔ)償、諧波濾除、三相電流不對稱度矯正、電壓閃變消除等功能。

其主要特點(diǎn)如下：

（1）快速響應(yīng)的動態(tài)無功補(bǔ)償，響應(yīng)時間小于1ms，實時、自動、連續(xù)向配電網(wǎng)提供或吸收容性無功，釋放系統(tǒng)能量，提高線路供電能力。可使電網(wǎng)運(yùn)行于設(shè)定的功率因數(shù)，可精確補(bǔ)償電網(wǎng)無功至功率因數(shù)為1，也可根據(jù)設(shè)定，向電網(wǎng)提供額外無功，以補(bǔ)償電網(wǎng)上端10kV側(cè)線路所需要的無功功率。

（2）濾除電網(wǎng)高次諧波，可有效濾除低壓配電網(wǎng)占絕大多數(shù)比例的2-13次諧波，消除諧波對網(wǎng)路上臨近設(shè)備造成的干擾，并降低由于諧波所造成的線路及變壓器電能損耗。

（3）電壓閃變抑制，可有效消除/削弱低壓電網(wǎng)由于雷擊、瞬間短路、合閘、重型負(fù)載啟動等等原因造成的電網(wǎng)電壓突升、突降問題，最大限度避免因電壓閃變對電網(wǎng)中用電設(shè)備及用戶所造成的損失。

（4）穩(wěn)定低壓配電網(wǎng)的運(yùn)行電壓，抑制電網(wǎng)電壓的大幅度波動，避免由于電網(wǎng)電壓波動而對用電設(shè)備及用戶造成損失，并降低由于電壓過高而產(chǎn)生的額外電能浪費(fèi)。

（5）有效消除配電網(wǎng)三相電流不平衡問題，改善電網(wǎng)10kV/0.4kV變壓器運(yùn)行工況，提高變壓器運(yùn)行安全性，并降低由此帶來的變壓器損耗。

（6）補(bǔ)償配電網(wǎng)零線電流，使變壓器運(yùn)行于對稱工況，提高變壓器安全性能，并降低損耗。

（7）可適應(yīng)箱式變電站內(nèi)安裝及戶外安裝，免維護(hù)運(yùn)行。

采用MEC裝置后，電氣設(shè)備及配電變壓器所需要的無功電流全部由MEC裝置提供，變電站變壓器10kV端將不需要向低壓配電網(wǎng)提供無功，10kV配電網(wǎng)、電氣設(shè)備功率因數(shù)接近1，只存在有功電流，10kV/0.4kV配電網(wǎng)變壓器的最大容量得以有效利用。同時，由諧波設(shè)備產(chǎn)生的高次諧波、電壓閃變、三相不平衡等影響電網(wǎng)質(zhì)量及安全性的問題，都通過MEC裝置得到有效解決。

3 MEC裝置應(yīng)用的經(jīng)濟(jì)效益

0.4kV配電網(wǎng)加入MEC電能質(zhì)量綜合優(yōu)化裝置后，根據(jù)有關(guān)可類比數(shù)據(jù)，可降低配電線路、變壓器等損耗4%以上。以一臺200kVA的10kV/0.4kV配網(wǎng)變壓器為例，國內(nèi)一般低壓配電網(wǎng)變壓器運(yùn)行功率因數(shù)為0.7-0.8，按0.75計算，該變壓器實際輸出有功功率150kW，實際輸出無功功率132kvar，裝配一臺150kVA的MEC配電網(wǎng)電能質(zhì)量綜合優(yōu)化裝置，即可實現(xiàn)無功完全補(bǔ)償，按節(jié)電率最小4%計算，年運(yùn)行時間340天，則年節(jié)約電量為48960度，節(jié)約電費(fèi)（每度按0.4元計）19584元。

4 綜述

對低壓配電網(wǎng)進(jìn)行MEC電能質(zhì)量綜合優(yōu)化改造，除能取得可觀的經(jīng)濟(jì)效益外，還可大幅度提高配電網(wǎng)實際輸電容量，節(jié)約配電網(wǎng)建設(shè)費(fèi)用，同時可有效改善電能質(zhì)量，提升配電變壓器運(yùn)行安全性、可靠性及工作壽命。

參考文獻(xiàn)：

[1]袁佳歆，陳柏超.利用配電網(wǎng)靜止無功補(bǔ)償器改善配電網(wǎng)電能質(zhì)量的方法[J].電網(wǎng)技術(shù)，2004（19）：81-84.

[2]袁佳歆，陳柏超.一種低壓系統(tǒng)無功補(bǔ)償器的研究[J].電力自動化設(shè)備，2004（03）：69-71.

作者簡介：蔣民鎖（1973—），男，陜西大荔人，工程師，研究方向：分布式電源項目并網(wǎng)服務(wù)管理。