淺談如何提高縣級(jí)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(gè)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(duì)于發(fā)供電系統(tǒng)來說， 對(duì)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(yáng)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(jì)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(duì)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(jí)*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(zhēng)創(chuàng)“*”供電企業(yè)，使其達(dá)到*縣供電企業(yè)對(duì)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(gè)變電站為綜合自動(dòng)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(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方對(duì)變電站設(shè)備進(jìn)行遙控操作，各項(xiàng)數(shù)據(jù)能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)遙測(cè)，調(diào)度自動(dòng)化也順利通過了省級(jí)調(diào)度自動(dòng)化驗(yàn)收，這為我們制定出切實(shí)符合我局實(shí)際情況的方案并順利組織實(shí)施并達(dá)到設(shè)定的目標(biāo)奠定了堅(jiān)實(shí)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(shí)時(shí)性差，變電站人員主要根據(jù)顯示的電壓手動(dòng)執(zhí)行投切電容器。由于負(fù)荷受時(shí)段負(fù)荷波動(dòng)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(shí)時(shí)性較大。而大部分變電站無功平衡的自動(dòng)控制未完善，自動(dòng)化程度差，無法實(shí)現(xiàn)對(duì)無功電壓進(jìn)行實(shí)時(shí)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(shí)沒有相應(yīng)的提示信號(hào)；

　　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(shí)時(shí)監(jiān)控電壓變化時(shí)效性差。

　　二、制定方案

　　提高功率因數(shù)問題的實(shí)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(shí)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(shí)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(huì)對(duì)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(shí)施電容投切時(shí)，往往電壓已經(jīng)在不合格范圍內(nèi)運(yùn)行了一段時(shí)間，無法實(shí)現(xiàn)動(dòng)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(shí)對(duì)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(shí)施

　　在我局新建或改建的12個(gè)綜合自動(dòng)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(xiàng)數(shù)據(jù)能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)遙測(cè)，充分發(fā)揮調(diào)度自動(dòng)化的“五遙”功能，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方對(duì)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(dòng)幅度，應(yīng)不大于系統(tǒng)額定電壓的10%），調(diào)度自動(dòng)化設(shè)置了母線電壓不合格語(yǔ)音報(bào)警，當(dāng)電壓過高或過低時(shí)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(shí)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(shí)，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(shí)把母線電壓調(diào)低到10.2kV左右，這樣就可以把電壓波動(dòng)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(zhǎng)其處于低負(fù)載運(yùn)行狀態(tài)。有兩臺(tái)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(jì)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(shí)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(hào) 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(shí)施情況來看，效果還是很顯著的，據(jù)有關(guān)的統(tǒng)計(jì)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(duì)桐柏電網(wǎng)的貢獻(xiàn)表現(xiàn)為：

　　1、 提高設(shè)備的利用率。

　　對(duì)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(chǔ)備，從而滿足了負(fù)荷增長(zhǎng)的需要。

　　2、降低系統(tǒng)的能耗

　　我們通過計(jì)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(shí)，可求得有功損耗將降低20%～36%。我們?cè)谠圏c(diǎn)線路做過測(cè)試，10KV線路功率因數(shù)為0.85時(shí)，線路電流為40A，當(dāng)線路功率因數(shù)達(dá)到0.95時(shí)，線路電流為相同值時(shí)，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(dòng)機(jī)的起動(dòng)。