随着农村地区用电负荷的发展及其负荷性质的变化,农网中的无功缺少越来越严重,其引起的有功损耗在网损所占比重也越来越大,新农网规划人员必须看到这一事实,充分认识无功的重要性,在规划时要给予考虑;让无功为新农网多供少损立功。 关键字:农网 无功 无功电源规划 目前,纯居民生活用电的农村公用变已经很少了,绝大多数农村公用变的非普工业用电已占到60%以上。在农村地区由于观念和资金不足等原因对电网无功平衡问题考虑较少,导致农村公用变的功率因数很低,基本上在0.6~0.7之间,使得有的配电线路,因无功功率的传输引起的有功损耗超过了有功功率传输引起的有功损耗。因此,农网规划人员要看到这一现实,做好无功补偿电源的规划。加强新农网无功规划时应考虑的几个问题。
1 无功电源规划的原则
对农村电网的无功电源规划时,既要满足全区总的无功电力平衡,又要满足分所、分线路的无功电力平衡,使长距离输送的无功最少,最大限度地减少有功功率和电能的损耗。
对农村电网无功电源的规划,要贯彻集中与分散相结合的原则,并以分散补给为主。既要考虑在变电站集中安排无功补偿,更要在高、低压配电线路上和用电设备旁边以及重点用户分散给予无功补偿。
无功规划要调压与降损相结合,以降损为主。农村电网无功的应用主要目的是改善功率因数减少线损,稳压只是一个辅助作用,这主要是鉴于在农村供电系统中,除了在县城区和县办工业园区用电比较集中外,农业和乡镇企业的用电多具有线路长、分支多、负荷分散、功率因数低劣、设备空载运行时间长、电能损耗大等特点,因此,规划无功电源分布时最大考虑是降损节能,同时兼顾调压。
对农村电网无功电源规划时,要输电网与配电网相结合,以安排配电网无功电源为主。其主要原因:一是在农村电网中0.4kV、10kV配电网的无功损耗占70%强,35~110kV输电线路的无功损耗只占30%弱;二是当无功电源安排在0.4kV或10kV配电线路上时,既可补偿10kV及0.4kV的配网损耗,还可以减少无功功率在35~110kV线路中的传输,从而减少在输电线路中的损耗。
对农村电网的无功电源规划要供电部门与用电单位相结合,优先考虑用电单位。这是因为电网的无功功率一般都消耗在用电单位的低压线路和用电设备上,国家制订了功率因数调整电费办法,用电单位能够获奖受益。
2 无功电源规划的经济性
在进行农村电网无功电源规划时,可参照原电力工业部1980年颁发的《电力系统电压和无功电力管理条例》中对功率因数的要求指标确定。即:高压供电的工业用户和高压供电装有带调节电压装置的电力用户,功率因数为0.9及以上,设备容量为100kVA及以上电力用户和大、中型电力排灌站,功率因数为0.85及以上,趸售和农户的综合功率因数为0.8及以上。35~110kV变电站二次侧的功率因数为0.9以上。
无功电源规划的根本目的是:使电网尽量少送无功功率,让负载所需无功功率通过无功电源就地平衡,避免其在上级电网的传输。但是并非要按所需的无功缺额,全部给予补偿才是最经济合理的,因为无功电源补给无功的经济效果会因无功电源的投资费用、运行维护费用、设备折旧等抵消一部分,其经济效果是随着功率因数的提高而降低。到底无功补偿应规划到什么程度,才是最为经济呢?那就要考虑电网无功电源供给经济效果的一个重要指标?无功当量。
无功当量的含义是:电网中每减少输送1kvar的无功功率时,所降低的有功功率损耗量;换句话说,就是每装设1kvar的无功电源设备所能降低的有功功率损耗之比值。
无功当量的表达式为:
Cj=( △P1-△P2)/Qc=(2Q-Qc)R/Ue×10-3kW/kvar
通过对无功当量表达式分析可知:
线路输送的无功功率越大,给予补偿而减少的有功功率就越大,说明补偿前功率因数较低,则无功补偿的经济效益较大;
线路的电阻值R越大,给予补偿后减少的有功损耗量就越大,说明补偿与无功电源的电气距离越长,无功补偿的经济效果就越大;
无功补偿地点的电压等级越低,则补偿后的经济效果就越大,也就是说低压补偿优于高压补偿;
式中(2Q-Qc)的值越大则补偿后的经济效果就越大,说明补偿容量小而效果却相对较大,补偿容量从小到大而相对效益从大到小。
综合上述分析,做无功补偿电源的规划时应通过技术经济比较加以确定。
3 无功电源容量及安装地点的确定
无功补偿电源点及容量的确定,不仅关系到无功在电网中传输的电气距离和传输量,而且关系到投资效益和检修与运行维护的方便。因此,在进行规划时应重点考虑以下几点。
3.1 35kV变电站无功电源的规划
在农村电网中,主要是由35kV变电站对农业负荷进行供电的,由于农村地区多为地广人稀,具有电能输送的电气距离都比较长、负荷起伏变化大、主变的负载率较低等特点,因此在对35kV变电站无功补偿电源规划时,除要考虑主变无功损耗外,还要考虑满足供电区域内高峰时无功负荷的需要。因此,在对农村电网中35kV变电站的集中无功补偿规划时,可按下式确定:
Qc=(0.2~0.3)Sekvar
式中
Qc??补偿容量(
kvar);
Se??主变容量(
kVA)。
考虑到农村电网中35kV变电站的负荷特点,应将集中补偿的无功电源分成两组或两组以上,以便于随负荷的变化对其进行投切。3.2 10kV配电线路无功电源的规划
参阅配电网线损理论计算可知,线路上配电变压器的铁损约占10kV配电网总损耗的70%强,说明配电变压器的无功损耗在配电网无功损耗中占有极大份额。因此,10kV配电线路无功电源的规划总量,可按满足线路上配电变压器总励磁无功功率之需要进行补偿;但为了避免在配电变压器空载时,造成过补偿或者为避免在10kV线路非全相运行时易产生铁磁谐振,可考虑0.95~0.97的安全系数,即
Qc=(0.95-0.97)I0%/100Sei
式中
I0??变压器的空载电流(A);
Sei??变压器容量(kVA)。
在农村电网中10kV线路所带配变台数较多(我县最多为21台),因此,线路补给无功电源容量的指标?配变空载电流的百分数获取较为困难,为了方便可取其加权平均数。
如果单从无功补偿后的效果最佳为原则,则参考有关资料可知无功电源的规划安装地点:
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