淺談農(nóng)村配電線路的無(wú)功補(bǔ)償及合理匹配

何芳　熊金山

摘要：無(wú)功補(bǔ)償是保障供電質(zhì)量、延長(zhǎng)線路使用周期的關(guān)鍵，農(nóng)村的配電線路比較長(zhǎng)，合理的配電無(wú)功補(bǔ)償利于提高功率因數(shù)，提高農(nóng)村居民用電質(zhì)量。文章在借鑒前人研究成果的基礎(chǔ)上，從農(nóng)村的配電線路的實(shí)際情況著手，分析了農(nóng)村配電線路的無(wú)功補(bǔ)償?shù)母鞣N方式，并結(jié)合實(shí)際電情況敘述了如何分配補(bǔ)償容量。

關(guān)鍵詞：農(nóng)村配電線路；無(wú)功補(bǔ)償；補(bǔ)償方式；補(bǔ)償容量 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TM714 文章編號(hào)：1009-2374（2016）07-0138-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.07.070

由于電力系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中設(shè)備出現(xiàn)無(wú)功率的運(yùn)轉(zhuǎn)，所以無(wú)功補(bǔ)償成為電網(wǎng)中必需的部分。農(nóng)村供電普遍出現(xiàn)電壓不足的情況，末端降壓，運(yùn)作效率低降低了供電的穩(wěn)定性，而無(wú)功補(bǔ)償裝置不僅提升了供電效率，而且減少了線路損失。然而無(wú)功補(bǔ)償在沒(méi)有對(duì)地區(qū)進(jìn)行分析即投入使用，有可能導(dǎo)致整個(gè)農(nóng)村地區(qū)電網(wǎng)電壓波動(dòng)大情況。因此，本文將依據(jù)農(nóng)村實(shí)際用電情況，在匹配農(nóng)村無(wú)功補(bǔ)償時(shí)，進(jìn)行該區(qū)域的無(wú)功需求分析。

1 農(nóng)村配電線路的特點(diǎn)

第一，點(diǎn)多面廣。我國(guó)廣大農(nóng)村分布地域廣闊，居住不集中，導(dǎo)致變電站、配電變壓器分布分散，配電線路覆蓋的面積較廣。

第二，線長(zhǎng)復(fù)雜。我國(guó)農(nóng)村多分布在地形復(fù)雜的山區(qū)，交通不方便，線路走徑也隨之變得更為綿長(zhǎng)復(fù)雜。

第三，裝置質(zhì)量良莠不齊。由于長(zhǎng)久使用，電路配套設(shè)施老化，供電安全風(fēng)險(xiǎn)增大，農(nóng)村交通不便，維修滯后，超負(fù)荷使用。

第四，具有季節(jié)性。農(nóng)村用電幅度季節(jié)性突出，農(nóng)忙時(shí)期用電負(fù)荷激增，而且由于住戶分散，農(nóng)網(wǎng)主要采用放射的配電網(wǎng)絡(luò)，這增加了用電的無(wú)功損耗；而在平常日子里，只需要滿足群眾的普通日常用電，變壓器負(fù)荷小。

第五，晝夜差距大。這也是農(nóng)村生產(chǎn)的特點(diǎn)，農(nóng)村企業(yè)作息時(shí)間參照的農(nóng)村人的作息時(shí)間，使得用電量在早晚差異大。

2 無(wú)功補(bǔ)償?shù)幕驹砼c原則

2.1 無(wú)功補(bǔ)償?shù)幕驹?/p>

電網(wǎng)的供電過(guò)程中，必然會(huì)消耗大量的輸電功率，這時(shí)供電的效率將低于電力網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)水平和電壓負(fù)荷，因此無(wú)功補(bǔ)償裝置需要設(shè)置在電力系統(tǒng)中。無(wú)功補(bǔ)償最直接的作用是提高供電效率，但是電網(wǎng)工作中存在兩種輸出功率，即有功功率和無(wú)功功率。當(dāng)電感性電氣設(shè)備在運(yùn)行時(shí)不能將電能量轉(zhuǎn)換為有功功率，這時(shí)設(shè)備運(yùn)行必需的能量就稱為無(wú)功功率。

運(yùn)輸無(wú)功功率是損害線路設(shè)備的，如果由輸電系統(tǒng)提供，則設(shè)計(jì)輸電系統(tǒng)時(shí)就要考慮有功功率，也要考慮無(wú)功功率。補(bǔ)償裝置的無(wú)功功率提供了穩(wěn)定的電壓和少量的損耗，因此一般使用電容器來(lái)補(bǔ)償無(wú)功功率，避免了系統(tǒng)自身提供傳輸無(wú)功功率導(dǎo)致的電壓下降、電路損耗、供電經(jīng)濟(jì)效益低等結(jié)果。提高供電效率，減少各種電路設(shè)備損耗，這就是無(wú)功補(bǔ)償

2.2 無(wú)功補(bǔ)償?shù)幕驹瓌t

無(wú)功補(bǔ)償根本目的是提高供電效率，減少運(yùn)輸無(wú)功功率的損耗，因此應(yīng)遵循以下原則：實(shí)際性、合理性、實(shí)用性。具體來(lái)說(shuō)，無(wú)功補(bǔ)償?shù)膶?shí)施方案要基于農(nóng)村當(dāng)?shù)氐膶?shí)際無(wú)功電量需求，考慮了經(jīng)濟(jì)效益后，才能確定補(bǔ)償?shù)姆绞健Ｈ缓筠r(nóng)村有著獨(dú)特的用電模式，居戶距離相隔遠(yuǎn)、多分散，用電周期明確，因此需要合理地依據(jù)未來(lái)電網(wǎng)規(guī)劃建立補(bǔ)償裝置和變電站，改善末端電壓偏低的問(wèn)題。補(bǔ)償?shù)姆绞娇梢砸罁?jù)農(nóng)村居民分布的狀態(tài)采取集中補(bǔ)償和分散補(bǔ)償?shù)姆绞浇Y(jié)合，一般情況下，農(nóng)村多采取線路分散的補(bǔ)償方式，不僅起到緩解集中補(bǔ)償母線電壓過(guò)高的問(wèn)題，也可以減少無(wú)功功率的運(yùn)輸距離，起到經(jīng)濟(jì)和實(shí)用的效果。

3 農(nóng)村配電線路無(wú)功補(bǔ)償方式的比較

農(nóng)業(yè)與經(jīng)濟(jì)的發(fā)展推動(dòng)著農(nóng)村走向現(xiàn)代化，收入的提高使得生活的質(zhì)量也在提高，大家電開(kāi)始在農(nóng)村普及。然而實(shí)際上農(nóng)村電能的需求加劇、電路本身效率不高，進(jìn)入家庭內(nèi)的電壓不足，影響了人們的生產(chǎn)與生活，因此使用無(wú)功補(bǔ)償提高配電效率是發(fā)展電網(wǎng)的必然之路。根據(jù)實(shí)際的電網(wǎng)規(guī)劃與用電需求，主要有以下三種補(bǔ)償方式：個(gè)別補(bǔ)償、分散補(bǔ)償、集中補(bǔ)償。

3.1 個(gè)別補(bǔ)償

個(gè)別補(bǔ)償即隨機(jī)補(bǔ)償，是一種電容器與電動(dòng)機(jī)同時(shí)投切的一種補(bǔ)償方式。其運(yùn)作的方式主要是當(dāng)電機(jī)運(yùn)行時(shí)，補(bǔ)償裝置同步運(yùn)行，停止工作時(shí)同步停止工作，有效的節(jié)約了耗能。同時(shí)是由電動(dòng)機(jī)和補(bǔ)償裝置共接，安裝方便簡(jiǎn)潔，在后續(xù)的設(shè)施維護(hù)上，需要的工期與資金少，達(dá)到了較高的經(jīng)濟(jì)效益。適用的范圍只要是針對(duì)電動(dòng)機(jī)，限制了無(wú)功功率在用電高峰時(shí)的負(fù)荷。

3.2 分散補(bǔ)償

分散補(bǔ)償又稱分組補(bǔ)償，多作為農(nóng)村配電補(bǔ)償?shù)姆绞健Ｒ驗(yàn)檗r(nóng)村配電線路過(guò)長(zhǎng)，供電設(shè)施建設(shè)不合理，該補(bǔ)償方式可以就近提高供電效率，解決農(nóng)村末端電壓過(guò)低的問(wèn)題，是最為經(jīng)濟(jì)的可行性措施。其補(bǔ)償方式區(qū)別于集中補(bǔ)償，將補(bǔ)償裝置安裝在低壓母線或者子線路中，緩解了農(nóng)村中用電集中一個(gè)時(shí)段母線高負(fù)荷的壓力。通過(guò)對(duì)實(shí)際情況的研究表明，分散的補(bǔ)償由于分散到每個(gè)線路上，減少了無(wú)功功率在運(yùn)輸過(guò)程無(wú)謂的消耗，可以達(dá)到變電站10kV線路降損的目的，并且每個(gè)線路的電容量穩(wěn)定，因此電容器的損壞率大大的降低了。

3.3 集中補(bǔ)償

集中補(bǔ)償是把電容器組集中安裝在變電所二次側(cè)的母線上或配電變壓器低壓母線上。目的主要是補(bǔ)償主變電器的無(wú)功功率，有利于提高母線的電壓，由于補(bǔ)償目的集中、距離近，日常管理方便。但是由于是補(bǔ)償母線，當(dāng)系統(tǒng)電壓波動(dòng)，高頻率的投切操作均會(huì)導(dǎo)致電壓對(duì)母線的沖擊過(guò)大，極易傷害電容器設(shè)置迫使電容器停止工作，對(duì)于10kV以下的補(bǔ)償沒(méi)有效果。因此，在使用集中補(bǔ)償時(shí)，需要嚴(yán)格把握補(bǔ)償容量，避免給線路帶來(lái)不可逆轉(zhuǎn)的沖擊。

4 農(nóng)村配電線路的無(wú)功補(bǔ)償容量的確定

在配電設(shè)計(jì)規(guī)劃中，需要確定補(bǔ)償容量，主要是因?yàn)檫^(guò)度的補(bǔ)償不僅不能達(dá)到減少損耗、提升效率、減少用戶電費(fèi)的效果，而且將傷害整個(gè)供電系統(tǒng)，電壓過(guò)高、波動(dòng)強(qiáng)烈、諧波增大等問(wèn)題，因此需要對(duì)補(bǔ)償容量進(jìn)行準(zhǔn)確的計(jì)算分析。在進(jìn)行合理匹配時(shí)，需要根據(jù)配電網(wǎng)的不同負(fù)荷類型來(lái)確定，一般情況下我們將配電網(wǎng)分為三類來(lái)討論：

4.1 主干線末端集中負(fù)荷

對(duì)于這種類型的線路，用戶主要是通過(guò)就地補(bǔ)償?shù)姆绞絹?lái)補(bǔ)充其無(wú)功負(fù)荷。

4.2 負(fù)荷均勻分布在主干線上

將一組電容器配置在線路上，在均勻負(fù)荷的情況下，電容器最適宜的容量是線路無(wú)功負(fù)荷的三分之二，位置則是線路從送電端起的三分之二處。在配置電容器時(shí)，需要考慮兩個(gè)重要因素：一是用戶電壓在負(fù)荷較小、較高、不穩(wěn)定的時(shí)候，不能超過(guò)電壓的偏移位置；二是容量不能產(chǎn)生超前的功率因數(shù)。

4.3 負(fù)荷不均勻分布在主干線上的情況

分支一般呈60°和90°，在60°時(shí)，所配置電容器最適宜的容量是無(wú)功負(fù)荷的80%，最適宜位置為從送電端起的五分之三處；90°的情況下，最適宜的容量是無(wú)功負(fù)荷的80%，位置則是線路從送電端起的三分之二處。

總的來(lái)說(shuō)，無(wú)功補(bǔ)償時(shí)涉及電費(fèi)效益的，需要依據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整，并保持具有一定的經(jīng)濟(jì)效益，要平衡設(shè)備投資、維護(hù)費(fèi)用和電費(fèi)收益兩者。在分析確定配電的無(wú)功補(bǔ)償時(shí)，需要顧及變電站、線路、用戶三方的效益：首先，不同的變電站有不同的電壓負(fù)荷值，對(duì)于電壓變動(dòng)的調(diào)節(jié)方法也有不同的要求，在一般的變電站主要是以變壓器容量的10%～50%來(lái)確定容量；其次是線路，這需要了解不同的補(bǔ)償方式所帶來(lái)的對(duì)線路的損耗，輸送無(wú)功功率是損耗線路的關(guān)鍵因素，應(yīng)保持對(duì)線路損害值最小的基礎(chǔ)上設(shè)定補(bǔ)償容量，過(guò)高的容量加劇線路的老化、溫度過(guò)高；最后要考慮用戶的使用，關(guān)于用戶的補(bǔ)償容量，我國(guó)是有相關(guān)的條例辦法指明如何確定容量的。總體來(lái)說(shuō)，確定補(bǔ)償容量需要權(quán)衡多方面的因素。因此在確定無(wú)功補(bǔ)償容量時(shí)，我們必須根據(jù)具體的情況來(lái)選擇具體補(bǔ)償方式，這樣才能更好地發(fā)揮無(wú)功補(bǔ)償?shù)男Ч斋@更大的經(jīng)濟(jì)效益。

5 結(jié)語(yǔ)

本文是基于農(nóng)村配電的基本特點(diǎn)與情況來(lái)分析如何正確合理地分配無(wú)功補(bǔ)償。在分析了無(wú)功補(bǔ)償?shù)幕驹砗螅疚奶岢隽顺Ｒ?jiàn)的三種分配方式，即集中補(bǔ)償、分散補(bǔ)償、個(gè)別補(bǔ)償，分析了這三種方式的優(yōu)缺點(diǎn)與適用范圍，然后為如何確定補(bǔ)償容量做出了對(duì)應(yīng)的建議。這些均為農(nóng)村運(yùn)用無(wú)功補(bǔ)償提出了有效的參考意見(jiàn)，并且闡述了科學(xué)地在電網(wǎng)中運(yùn)用無(wú)功補(bǔ)償設(shè)施，將有利于電網(wǎng)的穩(wěn)定發(fā)展，使用電用戶有良好的用電體驗(yàn)，降低了設(shè)施的損害率。從經(jīng)濟(jì)上來(lái)說(shuō)，對(duì)于農(nóng)村如何在用電上提高經(jīng)濟(jì)效益提出有效的方法，是具有一定參考價(jià)值的。

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（責(zé)任編輯：秦遜玉）