0.4kV配電網電能質量及節能綜合優化技術應用分析

摘 要：結合國內目前配電網電能損耗較高實際情況，探討節能優化設備技術應用，分析節能優化設備效果。

關鍵詞：電能質量；節能綜合優化；經濟效益

0 前言

在電網系統中，電能由發電廠經超高壓電網、高壓電網、配電網或企業電網到用電設備，線路及變電設備電能損耗可達發電廠總輸出電量的10%以上，而配電網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低、無功電流、高次諧波大造成的。

1 配電設備電能質量現狀

10kV線路與配電變壓器、用戶電氣設備運行過程中需消耗大量無功容量，而我國輸配電網的無功補償多集中于變電站，遠離末端用電設備，造成10kV線路及10/0.4kV配電變壓器的無功損耗、用戶電氣設備無功損耗無法得到補償，不能滿足有效節能及提高終端電網電能質量的要求。

隨著配電網所帶負荷大幅增長，配電線路更新改造速度相對滯后，尤其因電動機、壓縮機等旋轉設備和電力電子裝置對無功功率需求很大，并產生大量高次諧波，導致線路末端電能質量遠低于允許范圍，不斷出現過負荷、低電壓、線損過大、設備損壞等情況。

解決上述問題的最佳方案是遵從就地補償、就地治理的原則，在0.4kV配電網上，直接加裝無功補償及電能質量治理設備。

2 0.4kV配電網電能質量及節能技術應用

在0.4kV電網加裝并聯電容器投切裝置，存在如下問題：容量小、總造價高；安置位置分散，難以維護，易過補償或欠補償；終端電網工況復雜，補償裝置易發生諧振，故障率高；電容器壽命短，運行成本高；無功功率固定或階梯補償，難以適應用電設備無功的大幅度變化。為從根本上降低配電網線損，提高配電網電能質量，提高供電系統穩定可靠性，可在配電網部分加裝基于低壓SVG技術的電能質量綜合優化裝置（簡稱MEC裝置），并聯于低壓配電網，運行時可根據電網狀態及設置，自動實現無功補償、諧波濾除、三相電流不對稱度矯正、電壓閃變消除等功能。

其主要特點如下：

（1）快速響應的動態無功補償，響應時間小于1ms，實時、自動、連續向配電網提供或吸收容性無功，釋放系統能量，提高線路供電能力?？墒闺娋W運行于設定的功率因數，可精確補償電網無功至功率因數為1，也可根據設定，向電網提供額外無功，以補償電網上端10kV側線路所需要的無功功率。

（2）濾除電網高次諧波，可有效濾除低壓配電網占絕大多數比例的2-13次諧波，消除諧波對網路上臨近設備造成的干擾，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/削弱低壓電網由于雷擊、瞬間短路、合閘、重型負載啟動等等原因造成的電網電壓突升、突降問題，最大限度避免因電壓閃變對電網中用電設備及用戶所造成的損失。

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

（5）有效消除配電網三相電流不平衡問題，改善電網10kV/0.4kV變壓器運行工況，提高變壓器運行安全性，并降低由此帶來的變壓器損耗。

（6）補償配電網零線電流，使變壓器運行于對稱工況，提高變壓器安全性能，并降低損耗。

（7）可適應箱式變電站內安裝及戶外安裝，免維護運行。

采用MEC裝置后，電氣設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提供無功，10kV配電網、電氣設備功率因數接近1，只存在有功電流，10kV/0.4kV配電網變壓器的最大容量得以有效利用。同時，由諧波設備產生的高次諧波、電壓閃變、三相不平衡等影響電網質量及安全性的問題，都通過MEC裝置得到有效解決。

3 MEC裝置應用的經濟效益

0.4kV配電網加入MEC電能質量綜合優化裝置后，根據有關可類比數據，可降低配電線路、變壓器等損耗4%以上。以一臺200kVA的10kV/0.4kV配網變壓器為例，國內一般低壓配電網變壓器運行功率因數為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配電網電能質量綜合優化裝置，即可實現無功完全補償，按節電率最小4%計算，年運行時間340天，則年節約電量為48960度，節約電費（每度按0.4元計）19584元。

4 綜述

對低壓配電網進行MEC電能質量綜合優化改造，除能取得可觀的經濟效益外，還可大幅度提高配電網實際輸電容量，節約配電網建設費用，同時可有效改善電能質量，提升配電變壓器運行安全性、可靠性及工作壽命。

參考文獻：

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

[2]袁佳歆，陳柏超.一種低壓系統無功補償器的研究[J].電力自動化設備，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服務管理。