无功补偿装置在10kV配电网节能工程中的应用.doc

无功补偿装置在10kV配电网节能工程中的应用 　　摘要：文章首先分析了无功补偿装置在10kV配电网系统节能降损工程中带来的降低系统线损和节能电能效果，并对10kV配电网无功补偿综合经济效益进行了详细探讨。 　　关键词：无功补偿；10kV配电网；节能降耗 　　中图分类号：TM714　文献标识码：A　文章编号：1009-2374-(2011)12-0071-02 　　配电网是电力系统中电能传输、分配调度的重要网络系统，同时也是连接发电厂、高压输配电网络、以及终端电力用户的重要环节。由于10kV中低压配电网作为配电线路末端直接与终端电力用户相连，其运行可靠性、节能经济性直接影响到电力企业电能供应的综合服务水平。加上用户对电能容量和供电可靠性要求的不断提高，用户对10kV中低压配电网运行的安全、经济、以及优质服务等方面也提出了更高的要求。随着10kV配电网中变频调压装置、整流设备等非线性感性负荷容量的不断增加，配电网系统运行环境也变得越来越复杂。从大量文献资料和实际工作经验可知，由于系统非线性负荷容量的不断增加，配电网在正常运行时其无功功率需求总量要比有功功率需求量大，即假设配电网系统的综合发电负荷容量为100％，则配电网在进行电能传输、分配调度、以及使用过程中的无功功率总需求将会达到130％。而配电网中很多发电机的运行功率因数一般都在0.8以上，也就是说配电网系统中仅靠发电机自身电能生产过程中产生的无功容量将不能满足配电网和系统所用用电负荷对无功容量的需求；同时无功在远距离传输过程中，会在变压器、输配电线路电抗和电阻等因素作用下，不仅会产生相应无功容量损耗，同时还会产生较大的有功容量损耗，这样势必会使系统产生较大的电压降，因此为了提高配电网运行经济可靠性，10kV中低压配电网通常采用无功负荷就地集中补偿和负荷区分散补偿措施，以提高系统综合运行工况水平，达到节能降耗经济运行的目的。 　　一、无功补偿实现配电网节能降损 　　为了10kV中低压配电网运行可靠性、经济性、以及适应系统无功负荷容量不断增长的要求，在配电网系统中应该预留足够多无功容量作为系统备用容量，以确保整个系统中所有无功功率源发出的无功容量能够与系统负荷无功容量和无功损耗总要求间保持平衡，从而保证整个系统供电电压的稳定。从大量文献资料和实际工作经验可知，若10kV中低压配电网中无功容量过大，则会使配电网中某些用电负荷节点出现运行电压降低的现象，按照系统输送有功功率来分析，则相应会使系统电能输送电流增大，这样就会导致系统线损增大；而当系统无功容量不足时，就会导致系统功率因素降低，系统电压波动较大，大大降低了系统供电电能综合服务水平，因此通过合理的配电网无功优化控制策略，保证10kV配电网系统有功和无功间动态平衡，来达到降低系统线损、节约电能等目的。 　　(一)提高电气设备电能综合转换效率 　　众所周知10kV配电网在运行时，其输电线路和配电变压器由于内部强烈的电磁环境作用下，会消耗一定电能转换成热能，也就是说电能在这些元件中传输不可能达到100％的效率，产生热量的多少主要取决于通过这些元件的电流或视在功率的大小。采用并联电容器对整个10kV配电网进行优化控制，这样就可以减少流过输电线路、变压器等电气设备的电流值，降低线路、变压器等在运行过程中产生的有功损耗，提高电能的综合转换效率。10kV配电网加入无功补偿装置后的优化控制示意图如图1所示： 　　 　　从图1可知，在系统输送容量不变的前提下，当10kV配电网在投入并联电容器前，其视在功率为0B，相应有功功率为OA，功率角为φ1；而在投入并联电容器后，系统视在功率会动态调节到OD，相应有功功率为OC，功率角为φ2；从投入并联电抗器无功优化控制示意图可知，系统投入并联无功补偿电容后，系统有功功率和功率因素COSφ有了很大增加，从而大大增加了配电网变压器和线路的电能转换效率。 　　(二)提高配电网系统供电电压质量水平 　　引起配电网供电电压发生变化的主要因素是由于系统有功和无功容量间不平衡引起，可近似认为电压降落的纵分量决定了系统电压波动的大小，也就是线路电压波动可以近似表示为： 　　AU=(PR+QX)/u≈QX/U　(1) 　　当配电网系统并联无功补偿电容器后，这整个配电网系统的电压波动又可以近似表示为： 　　AU≈(Q-Qc)X/U　(2) 　　从式(2)可知，当采用容量为Qc的无功补偿电容器对系统进行补偿后，可以有效降低配电网系统的电压波动值，从而有效改善系统运行电压综合质量水平。 　　(三)减少电费支出 　　作为终端电能用户，减少电费支出通常有两种措施，一是通过内部电气设备控制保护等系统优化，降低系统有功功率损耗，达到节约电费的目的；另一方面还可以利用无功补偿装置来维持配电网电能供应综合