智匯安能捷
綠動(dòng)新世界
一、前言
無(wú)功補(bǔ)償是電力部門和用戶共同關(guān)注的問(wèn)題，合理選擇無(wú)功補(bǔ)償方案和補(bǔ)償容量，能有效提高系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定性，保證電網(wǎng)的電壓質(zhì)量，提高發(fā)輸電設(shè)備的利用率，降低有功線損和減少發(fā)電費(fèi)用。
由于配電網(wǎng)的規(guī)模巨大，因此配電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償對(duì)降損節(jié)能，改善電壓質(zhì)量意義重大。本文結(jié)合當(dāng)前人們關(guān)注的電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償問(wèn)題，重點(diǎn)分析、比較了配電網(wǎng)常用無(wú)功補(bǔ)償方案特點(diǎn)，并通過(guò)對(duì)無(wú)功補(bǔ)償應(yīng)用技術(shù)的分析，提出了配電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償工程應(yīng)注意問(wèn)題和相關(guān)建議。
二、配電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償方案比較
配電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償方案有變電站集中補(bǔ)償、配電變低壓補(bǔ)償、配電線路固定補(bǔ)償和用電設(shè)備分散補(bǔ)償，我們重點(diǎn)說(shuō)一說(shuō)配電網(wǎng)中的無(wú)功補(bǔ)償。
1.配電變低壓補(bǔ)償
配電變低壓補(bǔ)償是目前應(yīng)用最普遍的補(bǔ)償方法。由于用戶的日負(fù)荷變化大，通常采用微機(jī)控制、跟蹤負(fù)荷波動(dòng)分組投切電容器補(bǔ)償，總補(bǔ)償容量在幾十至幾百千乏不等。目的是提高專用變用戶功率因數(shù)，實(shí)現(xiàn)無(wú)功的就地平衡，降低配電網(wǎng)損耗和改善用戶電壓質(zhì)量。配變低壓無(wú)功補(bǔ)償?shù)膬?yōu)點(diǎn)是補(bǔ)償后功率因數(shù)高、降損節(jié)能效果好。但由于配電變壓器的數(shù)量多、安裝地點(diǎn)分散，因此補(bǔ)償工程的投資較大，運(yùn)行維護(hù)工作量大，也因此要求廠家要盡可能降低裝置的成本，提高裝置的可靠性。低壓補(bǔ)償裝置安裝地點(diǎn)分散、數(shù)量大，運(yùn)行維護(hù)是補(bǔ)償工程需要重點(diǎn)考慮的問(wèn)題；另外，配電系統(tǒng)負(fù)荷情況復(fù)雜，系統(tǒng)可能存在諧波、三相不平衡，以及防止出現(xiàn)過(guò)補(bǔ)償?shù)葐?wèn)題。
2.配電線路固定補(bǔ)償
大量配電變壓器要消耗無(wú)功，很多公用變壓器沒(méi)有安裝低壓補(bǔ)償裝置，造成的很大無(wú)功缺額需要變電站或發(fā)電廠承擔(dān)，大量的無(wú)功沿線傳輸使得配電網(wǎng)的網(wǎng)損居高難下，這種情況下可考慮配電線路無(wú)功補(bǔ)償，文獻(xiàn)提出了配電線路無(wú)功補(bǔ)償?shù)谋匾院头椒ā?/p>
線路補(bǔ)償既通過(guò)在線路桿塔上安裝電容器實(shí)現(xiàn)無(wú)功補(bǔ)償。由于線路補(bǔ)償遠(yuǎn)離變電站，因此存在保護(hù)難配置、控制成本高、維護(hù)工作量大、受安裝環(huán)境限制等問(wèn)題。因此，線路補(bǔ)償?shù)难a(bǔ)償點(diǎn)不宜過(guò)多；控制方式應(yīng)從簡(jiǎn)，一般不采用分組投切控制；補(bǔ)償容量也不宜過(guò)大，避免出現(xiàn)過(guò)補(bǔ)償現(xiàn)象；保護(hù)也要從簡(jiǎn)，可采用熔斷器和避雷器作為過(guò)電流過(guò)電壓保護(hù)。
3.用電設(shè)備隨機(jī)補(bǔ)償
在10kV以下電網(wǎng)的無(wú)功消耗總量中，變壓器消耗占30％左右，低壓用電設(shè)備消耗占65％以上。由此可見(jiàn)，在低壓用電設(shè)備上實(shí)施無(wú)功補(bǔ)償十分必要。從理論計(jì)算和實(shí)踐中證明，低壓設(shè)備無(wú)功補(bǔ)償?shù)慕?jīng)濟(jì)效果最佳，綜合性能最強(qiáng)，是值得推廣的一種節(jié)能措施。感應(yīng)電動(dòng)機(jī)是消耗無(wú)功最多的低壓用電設(shè)備，故對(duì)于廠礦企業(yè)的較大容量電動(dòng)機(jī)，應(yīng)該實(shí)施就地?zé)o功補(bǔ)償，即隨機(jī)補(bǔ)償。與前三種補(bǔ)償方式相比，隨機(jī)補(bǔ)償更能體現(xiàn)以下優(yōu)點(diǎn)：(1）線損率可減少20%；(2）改善電壓質(zhì)量，減小電壓損失，進(jìn)而改善用電設(shè)備啟動(dòng)和運(yùn)行條件；(3）釋放系統(tǒng)能量，提高線路供電能力。
由于隨機(jī)補(bǔ)償?shù)耐顿Y大，確定補(bǔ)償容量需要進(jìn)行計(jì)算，以及管理體制、重視不夠和應(yīng)用不方便等原因，目前隨機(jī)補(bǔ)償?shù)膽?yīng)用情況和效果都不理想。因此，對(duì)隨機(jī)補(bǔ)償需加強(qiáng)宣傳力度，增強(qiáng)節(jié)能意識(shí)，同時(shí)應(yīng)針對(duì)不同用電設(shè)備的特點(diǎn)和需要，開(kāi)發(fā)研制體積小、造價(jià)低、易安裝、免維護(hù)的智能型用電設(shè)備無(wú)功補(bǔ)償裝置。
三、無(wú)功補(bǔ)償效益的簡(jiǎn)要分析
配變低壓無(wú)功補(bǔ)償能有效降低配電變及以上輸配電網(wǎng)的損耗。由于計(jì)算整個(gè)電網(wǎng)損耗涉及因素多，工作量大，下面以1000kVA變壓器為例，通過(guò)簡(jiǎn)單計(jì)算，說(shuō)明無(wú)功補(bǔ)償具有巨大的直接和間接效益。
設(shè)補(bǔ)償前變壓器滿載運(yùn)行，視在功率S＝1000KVA，功率因數(shù)COSφ＝0.85，年用電時(shí)間為T＝3000小時(shí)，計(jì)算：1）若將COSφ提高到0.95，計(jì)算需要的補(bǔ)償電容器容量；2）補(bǔ)償前需要支付的年費(fèi)用；3）補(bǔ)償裝置單位投資為150元/kvar，補(bǔ)償裝置本身?yè)p耗為3％，投資回收率為10％/年，計(jì)算補(bǔ)償后的年效益。根據(jù)已知條件，可計(jì)算補(bǔ)償前
P1＝SCOSφ1＝1000×0.85＝850kW
Q1＝Ssinφ1＝1000×0.52678＝526.78kvar1）求需要安裝的補(bǔ)償電容器容量x
因裝置本身有功損耗為3％，補(bǔ)償后的電網(wǎng)無(wú)功Q2＝526.78－x，要求COSφ為0.95，可求tgφ2＝0.3287，于是有
可求補(bǔ)償容量x＝245.73≈246kvar
補(bǔ)償前需要支付的年費(fèi)用基本電費(fèi)：一般按最大負(fù)荷收取，設(shè)每KVA收取的費(fèi)用為180元/年，故有
FJ1＝180×1000＝18萬(wàn)元
電量電費(fèi)：設(shè)每KWh為0.4元，故有
FD1＝0.4×850×3000＝102萬(wàn)元
補(bǔ)償前年費(fèi)用：
FZ1＝FJ1+FD1＝18+102＝120萬(wàn)元3）補(bǔ)償后需要支付的年費(fèi)用和年效益
補(bǔ)償后的視在功率和基本電費(fèi)：FJ2＝180×857＝15.426萬(wàn)元
電量電費(fèi)：FD2＝0.4×(850+0.03×246)×3000＝102.88萬(wàn)元
補(bǔ)償裝置折舊費(fèi)：
Ff＝150×246×10％＝0.369萬(wàn)元
補(bǔ)償后年費(fèi)用：FZ2＝FJ2+FD2+Ff＝
15.426+102.88+0.369＝118.675萬(wàn)元
安裝無(wú)功補(bǔ)償可獲得的年效益
△F＝FZ1－FZ2＝120－118.675＝1.325萬(wàn)元
上面僅僅是無(wú)功補(bǔ)償提高功率因數(shù)角度計(jì)算的效益；如果計(jì)及降低輸配電網(wǎng)損耗、功率因數(shù)調(diào)整電費(fèi)，以及節(jié)約建設(shè)投資、改善電壓質(zhì)量等方面因素，其經(jīng)濟(jì)效益更加可觀。
電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償是一項(xiàng)建設(shè)性的技術(shù)措施，對(duì)電網(wǎng)安全、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行有重要作用。由于篇幅限制，本文重點(diǎn)對(duì)配電網(wǎng)的無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)進(jìn)行了分析、探討。分析計(jì)算結(jié)果和大量工程實(shí)踐表明，雖然配變無(wú)功補(bǔ)償容量小、電壓低，但工程中卻有很多技術(shù)問(wèn)題值得認(rèn)真分析和思考；而無(wú)功補(bǔ)償工程是供電企業(yè)和產(chǎn)品廠家雙方的事情，都應(yīng)充分重視解決工程中的問(wèn)題。
