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农村电网无功补偿措施及其经济效益探究

发表时间：2020/3/3 来源：《电力设备》2019年第20期作者：刘世伟王志立李鑫路

[导读] 摘要：在现代社会中，电网建设是十分重要的建设内容。

        （国网安阳供电公司 710086）
        摘要：在现代社会中，电网建设是十分重要的建设内容。在实际建设的过程中，要了解低压配网负荷的特点，根据实际情况进行有效的无功规划，确保补偿方案的科学性和合理性，以此实现降损增效，为电力企业的发展奠定良好的基础。根据农村电网的实际情况，采取对应的节能措施、无功补偿措施，以此提升农村电网的经济效益，本文就此进行了相关的阐述和分析。
        关键词：农村电网；无功补偿；经济效益
        在电力网络中，配电网是不可或缺的组成部分。在我国农村，普遍采用多支辐射式单相供电的配电网，这种配电方式具有符合分散、波动大、配套设备差等弊端。与城镇配电网相比，农村配电网不仅供电半径长、导线不够粗，且变压器平均负载率不高。农村配电线路中会产生很多无功电量，其中30%由变压器产出，65%由低压电力设施产出。所以，配电网建设的过程中，为了确保经济效益，就要做好配电变压器、低压电力设备的无功补偿管理，采取科学有效的无功规划，减少电网的损耗，从而提升农村电网的经济效益。
        一、农村电网无功负荷的种类及无功补偿的实际情况
        （一）无功负荷
        农村电网的无功负荷主要分为两种：一种是专变用户，另一种是农业用户。前者负荷以三相电为主，平衡性较好，根据实际生产情况，可能出现两种情况。一方面，负荷比较稳定，电机并不会多次启动。另一方面，电机操作次数较多，负荷会快速变化[1]；后者以生活用电、农业用电、生产用电等用电形式为主，这些用电负荷都具有自然功率因数不高的特点，普遍为单相负荷，但也存在三相负荷，且具有不平衡的特点。
        （二）无功补偿
        现如今，我国越来越重视农村电网的建设与发展，农网的建设促进了农网结构的优化，也改善了电能的质量，对农业机械化、自动化的发展也有一定的促进作用。在电网建设的过程中，安装了一些自动投切补偿装置，虽然该装置有一定的应用作用，但没有配置合理的电容器，导致功率因素难以提升，且公变台区无功补偿容量匮乏，进而出现务工缺口过大，反而增加了有功损耗，降低了公用综合变的使用效率，影响电网的经济效益。不仅如此，低压用户会有较大的感性负载，公用综合变低压用户没有根据功率因素进行无功的有效调整，导致无功补偿装置虽然已经安装，但并不能充分发挥效用。
        二、合理配置无功补偿的原则
        （一）供电公司和用户配合补偿
        在电网中，不仅用户会出现无功功率消耗，供电公司的配电网中也会出现无功功率消耗，其中用户消耗的比例较高，占60%左右。从实际运行的情况来看，为了使电网无功达到平衡，要安装电容器、静止无功补偿装置、调相机三个设备。为了满足用户对无功负荷的需求，要为用户安装并联电容器，以此减少线路、变压器的无功输送，具有减少电能损耗的作用，可以提升用户电网的使用质量[2]。调查显示，许多电力企业都已经在电网中安装了电容器，且安装后有明显的效果提升，电压比原本高出5%以上。在安装的过程中，要坚持就地平衡的原则，尽可能减少运送的情况，如果利用发电厂运城运送来为用户提供无功负荷，会带来较大的经济损失。
        （二）集中和分散配合补偿
        所谓集中补偿，就是在变电所中装设补偿电容器，安装要集中且装置的容量要大，以此补偿变压器的无功消耗，减小线路中的无功电力，提升电网的使用那个效率。所谓分散补偿，就是在电网中的各个负荷区中（包括主干线、配电变压器、支线等区域）进行无功补偿，安装无功补偿装置，以此对配电变压器、高低压配电线等设备的无功消耗进行补偿。电力用户需要的无功会从配电线路中输出，然后传输到负荷端。为了控制损耗，需要明确无功功率的出现位置，然后在该处进行补偿。所以，大部分中压和低压配电网都采用分散补偿的方式。在农村配电网中，采用无功能分散补偿具有很大的应用优势，不仅可以提升功率因素、优化末端用户电压、减少线路损耗，还能降低设备容量，从而提升整个电网的供电能力。
        （三）降损和调压相互配合
        根据电能消耗的具体情况，35kV以下电网会出现较大的电能损耗问题，所以要做好降损节能处理。110kV以上的电网则根据电压质量选择相应的补偿容器，配合有效的降损措施，全面提升电网运行效益。为了满足无功补偿的要求，可以使用并联电容器，其可以满足就地平衡的要求，对电网中的无功损耗有很大的控制作用，进而在一定程度上减少线损。不仅如此，利用电容器的分组投切也可以调整电压，该措施具有辅助效果。通常，在采取无功补偿措施时，要有限降耗，然后调压。
        三、农村电网无功补偿的具体措施
        （一）无功负荷的最优补偿
        要实现无功负荷的最优补偿，可以从两个方面入手：首先，从配电线路入手，明确安装容量和位置。在电力网络中，配电网使十分重要的组成部分，该部分的能耗占比较大，约占80%。为了降低损耗，可以在线路中安装无功补偿装置。在主干线符合再均匀分布，安装3组补偿装置，分别位于变电所中和线路中[3]。针对非均匀分布的符合，安装1组补偿装置，分布在变电所和线路中。配电线路中的电容组最佳容量和位置需要满足降耗的最大化要求，确保无功补偿的效果，从而提升技能及效益。此外，也可以采用经济补偿容量的方式，这种方式具有投资少、效益高等特点；其次，从用户方面入手，对用户无功负荷进行补偿。一方面，无功补偿可以降低电网的无功线损，进而提升降损效果，使整个电网的运行效益有明显的增加。另一方面，无功补偿可以提高功率因素，使其超过标准数值，进而得到较多的电费奖励。电力企业要根据农村用电的实际情况以及用户需求采取有效的无功补偿措施，确保无功补偿措施能够充分发挥作用，这样才能为农村用户提供更好的供电服务，也能减少能源的浪费。
        （二）无功补偿的降损作用
        在配电网中，采用有效的无功补偿措施可以减少电能电量的损耗。要计算降损量，可以根据串接元件依次结算，然后将计算结果累加在一起，得出最终结果。在计算的过程中，可以将补偿前预元件符合的功率因素设为cosφi1，补偿后的功率因素设为cosφi2，具体计算公式如下：

        公式中△Ai代表补偿前串接元件损耗的电量，单位为kWh；tgδ为电容器介质损角；T为电容器的运行时间，单位为h。统计显示，无功补偿后的配电网平均功率因数有了明显的下降，具体数值为0.9，损耗随之下降了21%左右；如果功率因素可以进一步提升到0.99，则损耗可以进一步降低到34.7%。可见，无功补偿的效果比较明显，可以降低线损并提升电网运行的经济效益，也能满足用户的用电需求。
        结语
        综上所述，为了减少农村电网中配电网的电能损耗，需要采取有效的无功补偿措施，坚持多种补偿措施相互配合的原则，进行全面科学的规划和布局，确保无功补偿措施充分发挥作用，进而提升农村电网的经济效益。
        参考文献：
        [1]张曙云，匡洪海，唐婷媛，et al.农村配电网无功补偿最佳优化配置[J].电源学报，2018，16（3）：84-90.
        [2]熊育民.新型电压调整与无功补偿设备在农村配电网中的应用[J].中国高新科技，2017，1（20）：72-74.
        [3]林泓键.区域电网中无功补偿优化措施[J].山东工业技术，2018（16）：152-152.