淺談如何提高縣級電網(wǎng)功率因數(shù)——從桐柏電網(wǎng)提高功率因數(shù)談起

　　隨著經(jīng)濟(jì)的日益發(fā)展,，電力需求不斷提高,，現(xiàn)代用電企業(yè)中，在數(shù)量眾多,、容量大小不等的感性設(shè)備連接于電力系統(tǒng)中,，以致電網(wǎng)傳輸功率除有功功率外，還需無功功率,。功率因數(shù)是決定發(fā)供電系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)效益的一個極為重要的因素,，它直接反映了系統(tǒng)中有功功率與無功功率的分配 ，對于發(fā)供電系統(tǒng)來說,， 對負(fù)荷不但要求有高的負(fù)荷率,，而且也要求有高的功率因數(shù) 。

　　根據(jù)《電力系統(tǒng)電壓和無功電力技術(shù)導(dǎo)則》5.9規(guī)定,， 電力用戶的功率因數(shù)應(yīng)達(dá)到下列規(guī)定：高壓供電的工業(yè)用戶和高壓供電裝有帶負(fù)荷調(diào)整電壓裝置的電力用戶,，功率因數(shù)為0.90以上，躉售和農(nóng)業(yè)用電,，功率因數(shù)為0.80以上,。

　　我局位于南陽電網(wǎng)的末端，負(fù)荷類型多為礦山,、化工和農(nóng)電為主,。根據(jù)我局2008年的統(tǒng)計分析，桐柏電網(wǎng)的功率因數(shù)平均只為0.85,，雖然能滿足農(nóng)業(yè)用電的需要,，但對于高壓供電的工業(yè)用戶來說顯然達(dá)不到要求,，離我局真正成為省級*供電企業(yè)還有不小的差距，*：無功補(bǔ)償設(shè)備提供必要的無功功率,，以提高系統(tǒng)的功率因數(shù),，降低能耗，改善電網(wǎng)電壓質(zhì)量.

　　一,、 原因分析

　　為配合我局爭創(chuàng)“*”供電企業(yè),，使其達(dá)到*縣供電企業(yè)對電網(wǎng)硬件的標(biāo)準(zhǔn)和要求，我局陸續(xù)新建或改建了12個變電站為綜合自動化站,，達(dá)到了無人值班變電站的要求。全部設(shè)備達(dá)到“五遙”功能,，調(diào)度能實現(xiàn)遠(yuǎn)方對變電站設(shè)備進(jìn)行遙控操作,，各項數(shù)據(jù)能實現(xiàn)實時遙測，調(diào)度自動化也順利通過了省級調(diào)度自動化驗收,，這為我們制定出切實符合我局實際情況的方案并順利組織實施并達(dá)到設(shè)定的目標(biāo)奠定了堅實的基礎(chǔ),。

　　我局在未進(jìn)行綜自改造前，變電站無功調(diào)壓投切電容器實時性差,，變電站人員主要根據(jù)顯示的電壓手動執(zhí)行投切電容器,。由于負(fù)荷受時段負(fù)荷波動的影響，導(dǎo)致電網(wǎng)電壓偏移幅度增加,，要求調(diào)節(jié)的實時性較大,。而大部分變電站無功平衡的自動控制未完善，自動化程度差,，無法實現(xiàn)對無功電壓進(jìn)行實時調(diào)節(jié),，導(dǎo)致功率因數(shù)偏低。綜合分析看來,，造成電網(wǎng)功率因數(shù)低的主要原因是：

　　1,、變電站未裝設(shè)功率因數(shù)表或功率因數(shù)表不準(zhǔn)確；

　　2,、電壓過高或過低時沒有相應(yīng)的提示信號,；

　　3、補(bǔ)償無功方法只是投退電容,，沒有根據(jù)負(fù)荷潮流變化,、母線電壓、有功,、無功功率和功率因數(shù)的變化等諸多因素合理安排電容器的投切,；

　　4 人員實時監(jiān)控電壓變化時效性差。

　　二,、制定方案

　　提高功率因數(shù)問題的實質(zhì)就是減少用電設(shè)備的無功功率需要量,。為了zui大限度地減少無功功率的傳輸損耗,，提高輸配電設(shè)備的效率，無功補(bǔ)償設(shè)備的配置,，應(yīng)按照總體平衡與局部平衡相結(jié)合,、集中補(bǔ)償與分散補(bǔ)償相結(jié)合，降損與調(diào)壓相結(jié)合的原則,，實現(xiàn)就地補(bǔ)償,，就地平衡。各變電站的功率因數(shù)調(diào)度要隨時掌握,，根據(jù)《電壓無功技術(shù)導(dǎo)則》按照無功電力分層就地平衡的原則,，無功補(bǔ)償容量配置應(yīng)達(dá)到主變壓器容量的10%-30%。供電電壓超出規(guī)定范圍也會對功率因數(shù)造成很大的影響,，當(dāng)人員注意到電壓不合格,，采取調(diào)壓措施，實施電容投切時,，往往電壓已經(jīng)在不合格范圍內(nèi)運(yùn)行了一段時間,，無法實現(xiàn)動態(tài)無功調(diào)壓，應(yīng)該把各站母線電壓控制在合格范圍內(nèi),，把功率因數(shù)和無功功率相配合投退電容,，解決以前存在投上過補(bǔ)，切下欠補(bǔ)的問題,。同時對于10KV線路電容器,，我們要求有關(guān)部門全部投入，以盡量達(dá)到無功就地補(bǔ)償?shù)囊蟆?/span>

　　三,、組織實施

　　在我局新建或改建的12個綜合自動化變電站工程中,，把各綜自變電站各段母線電壓、各回路電流,、有功功率,、無功功率、各站電容器無功補(bǔ)償功率和主變高,、中,、低壓側(cè)功率因數(shù)等主要數(shù)據(jù)通過光纖全部上傳至調(diào)度的一次系統(tǒng)圖中，各項數(shù)據(jù)能實現(xiàn)實時遙測,，充分發(fā)揮調(diào)度自動化的“五遙”功能,，實現(xiàn)遠(yuǎn)方對變電站電容器遙控投切，為確保各站母線電壓控制在合格范圍內(nèi)（10kv用戶的電壓允許偏差值,，為系統(tǒng)額定電壓的±7%,，35kv電壓變動幅度，應(yīng)不大于系統(tǒng)額定電壓的10%）,，調(diào)度自動化設(shè)置了母線電壓不合格語音報警,，當(dāng)電壓過高或過低時提醒值班調(diào)度員注意,。我們根據(jù)各變電站負(fù)荷潮流變化、母線電壓,、有功,、無功功率和功率因數(shù)的變化等諸多因素合理安排電容器的投切（如表所示），防止欠補(bǔ)或過補(bǔ)現(xiàn)象的發(fā)生,，變電站主變壓器的有載調(diào)壓經(jīng)濟(jì)效果首先建立在電網(wǎng)無功就地平衡的基礎(chǔ)上,，經(jīng)濟(jì)調(diào)壓切實做到先合理投切電容器組，后適當(dāng)調(diào)整主變分接頭,，合理調(diào)整變壓器分接頭,，以達(dá)到功率因數(shù)和電壓的平衡。采用“逆調(diào)壓”的方法合理調(diào)節(jié)變壓器檔位,，當(dāng)電網(wǎng)負(fù)荷高峰時,，調(diào)整有載調(diào)壓開關(guān)分接頭位置，把母線電壓提高到10.5kV左右,；在低谷時把母線電壓調(diào)低到10.2kV左右，這樣就可以把電壓波動范圍控制在2-5%之間,，不僅保證了母線電壓,，而且也保證了10kV配電線路末段和配變二次出口電壓在合格范圍。變壓器消耗無功的主要成份是它的空載無功功率,，它和負(fù)載率的大小無關(guān),。因而，為了改善電力系統(tǒng)的功率因數(shù),，變壓器不應(yīng)空載運(yùn)行或長其處于低負(fù)載運(yùn)行狀態(tài),。有兩臺主變的變電所，由于變壓器之間技術(shù)特性存在差別,，以及變壓器的有功損耗和無功損耗是隨著負(fù)荷成非線性變化的,，經(jīng)過計算，我們將變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式的臨界運(yùn)行區(qū)確定下來,，調(diào)度值班員密切注意負(fù)荷變化,，隨時調(diào)整變壓器的運(yùn)行方式，將電網(wǎng)上變壓器的損耗降至zui低,。經(jīng)過以上的措施,，即保證了35kV、10kV母線的電壓合格率,，降低了網(wǎng)損,，又使主變高壓側(cè)功率因數(shù)均在0.95左右。

　　電壓和無功與電容器的配置表

　　序號 電網(wǎng)電壓與無功的狀況 電容投切

　　1 電壓無功合格,，穩(wěn)定工作區(qū) 不調(diào)節(jié)

　　2 電壓偏高,，無功平衡 強(qiáng)切電容

　　3 電壓偏高,、無功偏少 強(qiáng)切電容

　　4 電壓合格，無功偏少 投電容

　　5 電壓偏低,、無功偏少 投電容

　　6 電壓偏低,，無功平衡 強(qiáng)投電容。

　　7 電壓偏低,，無功偏多 強(qiáng)投電容

　　8 電壓合格,，無功偏多 切電容

　　9 電壓偏高，無功偏多 切電容,。

　　10 電壓過低,， 投電容。

　　11 電壓過高 切電容

　　四,、效果檢查

　　根據(jù)方案從2009年3月到12月將近一年的實施情況來看,，效果還是很顯著的，據(jù)有關(guān)的統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明,，電網(wǎng)的平均功率因數(shù)已由以前的0.85提高到0.95,，達(dá)到預(yù)期效果。對桐柏電網(wǎng)的貢獻(xiàn)表現(xiàn)為：

　　1,、 提高設(shè)備的利用率,。

　　對于原有供電設(shè)備來講，在同樣有功功率下,，因功率因數(shù)的提高,，負(fù)荷電流減少，因此向負(fù)荷傳送功率所經(jīng)過的變壓器,、開關(guān)和導(dǎo)線等供配電設(shè)備都增加了功率儲備,，從而滿足了負(fù)荷增長的需要。

　　2,、降低系統(tǒng)的能耗

　　我們通過計算：補(bǔ)償前后線路傳送的有功功率不變,，當(dāng)功率因數(shù)從0.70～0.85提高到0.95時，可求得有功損耗將降低20%～36%,。我們曾在試點線路做過測試,，10KV線路功率因數(shù)為0.85時，線路電流為40A,，當(dāng)線路功率因數(shù)達(dá)到0.95時,，線路電流為相同值時，線損降為原來的0.649倍,，即降損在三分之一,，效果明顯。

　　3,、改善電壓質(zhì)量,。

　　變電站母線電壓合格率都是100%,，合理補(bǔ)償無功功率，有利于線路末端電壓的穩(wěn)定,，有利于大電動機(jī)的起動,。