《低压配电台区无功补偿技术的探讨》

低压配电台区无功补偿技术的探讨摘 要：针对洛南边远山区低压配电台区线路过长，末端电压低，用户电机难以启动等问题，自主研发了适用于低压配电台区的无功补偿技术，能实现线路补偿和大用户的随器补偿，有效提高线路末端电压，改善电压质量，降低配电台区损耗，且价格低廉实用。关键词：低压配电台区；无功补偿；随机补偿；线路分段补偿0 绪论无功补偿对电网安全、优质、经济运行具有重要作用，因此无功补偿是电力部门和用户共同关注的问题。但是在无功补偿过程中，往往存在“重视高压，忽视低压” ， “重视主网，忽视配网”等问题。由于低压配网结构复杂，而当今市场上的低压无功补偿产品种类少，一般按无功需要量、电压和电流值为考虑参数进行自动投切，且电容器补偿容量大，分组少，当测量到无功需要量大于10kvar 时，才能进行投切，由于农村负荷的波动频繁，导致低压无功补偿装置投切不灵活，容易出现过补偿，目前该种产品价格较高，补偿效果不理想等问题。洛南县地形为山区，低压配电台区存在线路过长，末端电压较低，无功缺额较大，线路末端的大用户（如采石、矿山企业）的大功率设备往往难以正常启动运转。针对现实中具体相关产品较少。洛南分局技术人员在偏远山区低电压治理过程中自我探索并研发出简易实用的线路分段低压无功补偿技术产品，该产品以日负荷曲线为参考，改变了以往以电压和电流为参考值的低压无功补偿技术上的不足；对长距离线路末端的重负荷用户采用随机补偿。两种方法使用后能明显提高长线路末端电压，降低台区损耗，且能克服过补偿等问题。1 低压线路分段补偿1.1 线路分段补偿的技术原理洛南分局技术人员自主研发的低压无功补偿装置共有两组，每组由总空开、时间继电器、交流接触器、电容器组成，两组装置为并联关系，具体构成如下图 1 和图 2 所示：图 1 线路分散无功补偿装置构成 图 2 分散补偿装置实物图 1 组电容器，采用固定容量补偿，选择容量相对较小，按变压器最低负荷时消耗的无功量确定补偿容量，防止轻负荷时向农配网倒送无功。1 组电容器由智能时间继电器控制，全天二十四小时投入使用；2 组电容器根据农电用电负荷曲线进行投切，洛南农村低压配网日负荷曲线如图 3 所示，每天用电负荷有三个高峰期，出现上午 8 时11 时；下午 16 时18 时；晚上 19 时23 时左右，2 组电容器由智能时间继电器进行定时控制，并与继电器的线圈相接，智能时间继电器设定在出现用电负荷的三个时间段。当处在用电负荷高峰时，交流接触器就动作，2 组电容器就投入，当处在用电负荷低谷时，负荷减小，智能时间继电器控制交流交流接触器 2 就动作断开，2 组电容器退出实用，只有 1 组电容器投切进行无功补偿，防止在用电负荷低谷时两组电容器同时投入出现过补偿现象。图 3 洛南低压配网日负荷曲线1.2 分段补偿的位置和容量的选择由于边远山区，线路走径长，整个线路呈感性，无功缺额较大，线路末端电压低。线路分段无功补偿装置安装地点的选择应符合无功就地平衡的原则，以尽可能减少主干线上的无功电流为目标。一般对于均匀分布无功负荷的配电线路 ,其补偿容量和安装位置按 2n / (2n + 1) (其中 n=1 的整数 )规则,求得最优补偿方案。由于受无功补偿装置的运行维护、补偿效益等因素影响,沿线的无功补偿点一般安装 1 处，最多不应超过两处，可以直接连接于主干线和较大的分支线上,每个补偿点的容量不宜超过 100-150 kvar。表 1 配电线路分散补偿电容器组的安装组数和位置负荷状况 安装组数 安装容量与线路无功功率比 安装位置1 2/3 2/3均匀分布2 4/5 2/5、4/5非均匀分支呈 60 度 1 4/5 3/5非均匀分支呈 90 度 1 4/5 2/3注明：安装位置指距主干线首段的长度距离2 低压随机补偿2.1 低压随机补偿的构成原理负 荷 开 关熔 断 器电 动 机负 荷 开 关电 容 器图 4 低压无功随机补偿 图 5 低压随机无功补偿装置由于多数大功率用电设备呈感性，电动机是消耗无功最多的低压用电设备，在长线路末端没有重负荷时，电压基本接近正常值，当呈感性的重负荷投入时，电压急剧下降，呈感性的负荷设备往往难以正常起动，投入使用，如果长时间处于不能正常起动状态，往往导致烧毁电机，给用户造成不小的经济损失，使用本产品，对呈感性的重负荷进行集中随机补偿，结构原理如图 4 所示，将带有负荷开关的电容器与电动机的负荷开关并联，随电容器的复合开关同时投切，不会影响到线路其它设备。其实物图如图 5 所示。2.2 随机补偿的位置和容量的选择随器补偿的位置选在电机负荷开关旁边，与负荷开关并联。根据电机的容量，选择适当容量的电容器，随器补偿的容量以表 2 的数值来选取：表 2 常见电动机个别补偿电容器容量表（kvar）电机转速（ r/min）电机容量（ kW）3000 1500 1000 750 600 5007.5 2.5 3.0 3.5 4.5 5.0 7.010 3.5 3.0 4.5 6.5 7.5 9.014 5.0 4.0 6.0 7.5 8.5 11.517 6.0 5.0 6.5 8.5 10.0 14.522 7.0 7.0 8.5 10.0 12.5 15.530 8.5 8.5 10.0 12.5 15.0 18.540 11.0 11.0 12.5 15 18.0 23.03 结论洛南分局在 6 个边远的台区进行的试点安装，该无功补偿装置能明显提高配电台区功率因数，能明显降低线路功率损耗，具体数据如下：表 3 低压台区无功补偿前后的数据台区 补偿 方式 安装前 线损 率 安装后 线损 率 用 户 末端 电压 设备 启 动电压 补偿 后端 电压高山河 1# 线路分段+随机 14% 9% 400V 310 V 365 V王安 随机 17% 14% 365 V 227 V 355 V桃坪 线路分段+随机 19% 14% 410V 215V 350 V大河 线路分段+随机 17% 13% 375V 280V 373V新城 1# 线路分段+随机 14.5% 10% 385 V 370 V 390 V古西街 2# 线路分段 9% 7% 400 V 402 V通过比对补偿前后的数据，可以得出结论：进行动力客户随机补偿后的配变至少降低损耗 2 个百分点，线路分段集中补偿和动力户随机补偿有机结合的方法效果