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浅谈农村电网无功补偿

发布时间:2020-08-31    访问:122

    对农村电网进行科学合理的无功补偿,有利于农网稳定和经济运行。首先介绍了农网进行无功补偿时需遵循的原则,在此基础上对现有无功补偿方式进行分类,并对各种补偿方式优缺点及应用情况进行详细阐述;其次对某地区10 kV农网无功补偿系统构成进行描述;最后总结了农网进行无功补偿的重要意义。

农村电网线路长、分支多、结构分散、负荷不均匀等特点,导致农村电网功率因数较低,远未达到国家相关标准。此外,随着农村家用电器使用量逐年增加,对无功功率消耗也急剧增大。农网无功容量补偿不及时、功率因数低会造成电能的损耗和经济效益低下,严重时造成系统电压崩溃。对农网进行科学合理无功补偿,可提升农村电网经济运行水平和电压质量,为农村发展提供可靠、优质、经济的电能。

1 农网无功补偿原则及方式

1.1 农网无功补偿原则

    按照我国农网无功补偿的原则,确定补偿方案时应综合考虑无功补偿装置的最优化布局和各补偿方案的经济性,具体包括以下几方面。

    第一,为减少因无功功率流动引起的网损,充分利用该区域电网的无功补偿设备,应遵循无功就地平衡的原则,并将该区域无功平衡与分区、县、站的无功平衡综合考虑。

    第二,对于35 kV及以下电压等级线损较大的农网,无功补偿时应以降低网损为主,同时兼顾调压。

    第三,以分散补偿为主,并与集中补偿并存。应对配电网进行逐级补偿,既要在配电线路处进行分散补偿且配电变压器低压侧及用户处有就地补偿装置,同时也要求在变电站配置集中补偿设备。

1.2 农网无功补偿方式

    遵循以上原则,农网无功补偿方式可分为:变电站集中补偿、低压集中补偿、线路补偿、随机补偿和随器补偿。

    变电站集中补偿。目前在农网中除大容量客户外,县级电网基本采用该补偿方式。在变电站10 kV6 kV)母线上集中装设无功补偿装置,用于补偿高压输电线路和变电站主变无功损耗,提高终端变压器线路电压、改善功率因数。集中补偿装置主要有:并联电容器、同步调相机和静态补偿装置。该补偿方式利于补偿设备管理及维护,但对10 kV农村配电网降损效果不佳。

    低压集中补偿,又名跟踪补偿。在配电变压器0.4 kV低压母线处装设多组电容器(包括固定补偿容量和投切容量)进行集中补偿,主要用于补偿变压器出线及农网无功损耗,对减少配电线路的电能损耗作用不大。固定补偿容量用于补偿用户本身的基础无功负荷,可随设备补偿;投切容量用于补偿无功峰荷,补偿容量可根据无功负荷情况进行投切,如:时间段、无功负荷大小及功率因数等。为避免农网变压器空载或轻载运行时无功过补偿,低压集中补偿容量不宜过大。对于大容量用户,在受单台电动机补偿容量或投运时间的限制时,相较于随器、随机补偿,跟踪补偿无需调整补偿额度,仅通过调整各电容器组的投切时间段即可达到较好的补偿效果。跟踪补偿可跟踪无功负荷变化进行投切,运行方式简单灵活,运维工作量较小,但跟踪补偿所需的自动投切装置功能较复杂,投资也较随机、随器补偿的控制保护装置要大。

    线路补偿。这种补偿方式在农网应用较多,通过在线路杆塔上装设并联电容器,为路径长、功率因数低、负荷重的线路和公用变压器提供无功补偿。线路补偿装置一般在距离出线变电站较远距离处安装,受安装环境影响较大,不宜设置过多的线路补偿点;线路补偿装置相关控制设备成本高,不宜采用分组投切控制;补偿容量应适中,不应出现过补或欠补;保护装置应尽可能简单,可采用避雷器作过电流保护、熔断器作过电压保护。

    随机补偿。它是将无功补偿装置直接并联在用电设备上以补偿无功需求,如:机械负荷、电动机等。随机补偿可减少电压损失,保证电压水平;改善用电设备启动和运行条件;减少线路损耗,增加电能供应,提升电网设备利用率。但随机补偿建设费用需企业自行承担,目前在农网应用及效果差强人意。

    随器补偿。它是在需补偿的配电变压器低压侧装设分散补偿装置,对该变压器空载损耗和漏磁进行补偿,实现无功就地平衡,可改善电压质量、降低损耗、提高用户功率因数,是变压器目前最常见的补偿方式。由于农村每日、每月负荷波动较大,一般采用微机跟踪负荷变化并投切电容器进行补偿。由于农网中配电变压器数量多且位置分散,进行随器补偿投资及运维费用较大。

2 农网无功补偿系统设计

    根据某地区10 kV线路和变电站的环境特点,架构了既可进行实时跟踪又能进行补偿的无功监控系统,包括采集层、传输层、存储层和计算分析层。

2.1 采集层

    数据采集层由测量采集模块构成,主要包括多功能电表和数据采集器。电表可实时采集电网运行参数,如:电压电流、瞬时有、无功功率以及功率因数等,并记录电表运行状态。远程监控终端用作数据集中采集器,主要监测配变电能质量、进行数据实时远传和抄收,并与电能表通过RS485串行总线进行数据传输。

2.2 传输层

    数据传输层由数据收发模块构成,包括PC机和主站服务器,负责各模块间数据传输。PC机通过TELNET协议远程连接集中采集器获取解析数据;PC机通过TCP/IP网络协议与主站服务器建立端口连接,传输测试数据。

2.3 存储层

    数据存储层主要由数据存储模块构成,包括数据库软件、监控软件等。应用开发软件,构建电网抄表数据管理系统,通过调用数据库中数据并显示,用户可直观监控电网运行情况。

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