10KV配電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償優(yōu)化及分析

王振南

摘要：無(wú)功補(bǔ)償作為保持電力系統(tǒng)無(wú)功功率平衡、降低網(wǎng)損、提高供電質(zhì)量的一種重要措施，己在電網(wǎng)中得到廣泛應(yīng)用。合理選擇無(wú)功補(bǔ)償點(diǎn)及補(bǔ)償容量，能夠有效地維持系統(tǒng)的電壓水平，提高電壓穩(wěn)定性，避免大量無(wú)功的遠(yuǎn)距離傳輸，從而降低有功網(wǎng)損，減少發(fā)電費(fèi)用，提高設(shè)備利用率。本文結(jié)合實(shí)例，分析了經(jīng)過(guò)無(wú)功補(bǔ)償優(yōu)化后的經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：配電網(wǎng);無(wú)功補(bǔ)償;降低網(wǎng)損;經(jīng)濟(jì)效益

1.無(wú)功功率補(bǔ)償原理

電網(wǎng)中的變壓器和電動(dòng)機(jī)是根據(jù)電磁感應(yīng)原理工作的。磁場(chǎng)所具有的磁場(chǎng)能量是由電源供給的。電動(dòng)機(jī)和變壓器在能量轉(zhuǎn)換過(guò)程中建立交變磁場(chǎng)，在一周內(nèi)吸收的功率和釋放的功率相等，這種功率稱為感性無(wú)功功率。接在交流電網(wǎng)中的電容器，在一周內(nèi)上半周的充電功率與下半周的放電功率相等，這種沖放電功率叫容性無(wú)功功率。

將電容器和電感并聯(lián)接在同一電路中，電感吸收能量時(shí)，正好電容器在釋放能量。能量就在它們之間交換，即感性負(fù)荷（電動(dòng)機(jī)、變壓器等）所吸收的無(wú)功功率，可由電容器輸出的無(wú)功功率中得到補(bǔ)償。無(wú)功補(bǔ)償?shù)淖饔煤驮砜捎蓤D1 解釋。

設(shè)電感性負(fù)荷需要從電源吸取的無(wú)功功率為 ，裝設(shè)無(wú)功補(bǔ)償裝置后，補(bǔ)償無(wú)功功率為 ，使電源輸送的無(wú)功功率減少為 ，功率因數(shù)由 提高到 ，視在功率 減少到 ，如圖1 所示。

并聯(lián)電容器的無(wú)功補(bǔ)償作用和原理，可以用圖2 加以說(shuō)明。

圖中的用電負(fù)荷總電流  可以分解為有功電流分量 和無(wú)功電流分量 （電感性的）。當(dāng)并聯(lián)電容器投入運(yùn)行時(shí)，流入電容器的容性電流 與? 方向相反故可抵消一部分 ，使電感性電流分量? 降低為 ，總電流 由降低為 ，功率因數(shù)由 提高到 。若補(bǔ)償?shù)碾娙蓦娏?等于負(fù)荷電流的感性無(wú)功分量 ，則 。這時(shí)，負(fù)荷所需的無(wú)功功率全部由補(bǔ)償電容供給，電網(wǎng)只需供有功功率。

2 電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償?shù)男б娣治?/p>

2.1 無(wú)功補(bǔ)償優(yōu)化的基本原則

無(wú)功補(bǔ)償優(yōu)化的基本原則是：全面規(guī)劃，合理布局。分散補(bǔ)償，就地平衡，自動(dòng)控制。集中補(bǔ)償與分散補(bǔ)償相結(jié)合，以分散補(bǔ)償為主。高壓補(bǔ)償與低壓補(bǔ)償相結(jié)合，以低壓補(bǔ)償為主。降損與調(diào)壓相結(jié)合，以降損為主，兼顧調(diào)壓。

電力企業(yè)的無(wú)功補(bǔ)償，要與用戶的無(wú)功補(bǔ)償相結(jié)合，在補(bǔ)償過(guò)程中，既要滿足全網(wǎng)總的無(wú)功電力平衡，又要滿足各站、各配變、各配電線的無(wú)功電力平衡，在力求取得最佳經(jīng)濟(jì)效果的同時(shí)，還有防止輕負(fù)荷時(shí)的過(guò)補(bǔ)償。

2.2 無(wú)功補(bǔ)償?shù)男б娣治?/p>

（1）無(wú)功補(bǔ)償經(jīng)濟(jì)當(dāng)量

線路補(bǔ)償前的有功功率損耗為：

（1）

加裝補(bǔ)償容量 之后，有功功率損耗為：

（2）

有功損耗的減小值為：

（3）

無(wú)功經(jīng)濟(jì)當(dāng)量的意義是線路投入單位補(bǔ)償容量時(shí)，有功損耗的減小值，即

（4）

式中： —— 個(gè)單位無(wú)功功率通過(guò)線路時(shí)，由線路等效電阻 引起的損耗（KW）;

——單位無(wú)功功率通過(guò)線路時(shí)，由線路等效電阻 引起的損耗（KW）;

——無(wú)功功率的相對(duì)降低值，通常稱為補(bǔ)償度。

從（4）式容易得出一下結(jié)論：

1.補(bǔ)償度低時(shí)，即 時(shí)，則

2.補(bǔ)償度高時(shí)，即 時(shí)，則

因此可以知，補(bǔ)償容量越大，其對(duì)減小有功功率損耗的作用在變小。也就是說(shuō)，并不是補(bǔ)償容量越大就越經(jīng)濟(jì)，當(dāng)功率因數(shù)趨近于 1 時(shí)，降損效果越來(lái)越不明顯。如果過(guò)補(bǔ)償，則增加損耗。一般情況下，補(bǔ)償度控制在功率因數(shù)為09.-0.95 之間最為經(jīng)濟(jì)。

（2）降損收益分析

降損收益分為兩部分，一部分是在電力短缺的情況下，降低的電能損耗將全部化為售電量，此值與售電單價(jià)的乘積為增加的售電收入;另一部分是在正常情況下降低了電能損耗，即減少供電企業(yè)的購(gòu)電量，此值與購(gòu)電單價(jià)的乘積為節(jié)約的購(gòu)電費(fèi)支出。

即：

其中：? ——降損總收益（萬(wàn)元）

——售電收入（萬(wàn)元）

——購(gòu)電費(fèi)（萬(wàn)元）

——增加的售電量（萬(wàn)kWh）

——售電單價(jià)（元//kWh）

——減少的購(gòu)電量（萬(wàn)kWh）

——購(gòu)電單價(jià)（元/kWh）

（3）投資收益分析

投資收益為降損收益扣除折舊費(fèi)及運(yùn)行維護(hù)費(fèi)后的贏余。

即：F=Fc-z-w

其中：F ——投資收益（萬(wàn)元）

Z ——折舊費(fèi)（萬(wàn)元）

W ——運(yùn)行維護(hù)費(fèi)（萬(wàn)元）

投資收益與投資回收時(shí)間的關(guān)系如圖2.4 所示。對(duì)任一線路，補(bǔ)償容量的大小影響投資的回收時(shí)間。假設(shè)采取 3 種補(bǔ)償方案，第一種方案的補(bǔ)償容量最大，第三種方案的補(bǔ)償容量最小，第二種方案的補(bǔ)償容量介于以上兩種方案之間，則補(bǔ)償后線路的功率因數(shù)有cosφ >cosφ > cosφ，分別對(duì)應(yīng)于3 條曲線（縱坐標(biāo)表示投資收益，橫坐標(biāo)表示投資回收時(shí)間），cosφ 所對(duì)應(yīng)的補(bǔ)償度最低，一次性投資最小，投資回收期最短; cosφ所對(duì)應(yīng)的補(bǔ)償度最高，一次性投資最大，投資回收期最長(zhǎng)，但在一個(gè)較長(zhǎng)的時(shí)間段內(nèi)的收益最大。

3.小結(jié)

本文結(jié)合實(shí)例分析了無(wú)功補(bǔ)償?shù)慕?jīng)濟(jì)效益。它可以提高電壓質(zhì)量，減少線路功率損耗與電能損耗，提高供電設(shè)備的使用效率，減少變配電設(shè)備的投資，同時(shí)減少了用電戶電費(fèi)支出，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

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[3] 周志敏，周紀(jì)海，紀(jì)愛(ài)華.無(wú)功補(bǔ)償電容器配置[M].北京：電子工業(yè)出版社，2009

（作者單位：國(guó)網(wǎng)江西省電力有限公司蓮花縣供電分公司）