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合理配置配网线路无功补偿装置降损增效 |
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| 合理配置配网线路无功补偿装置降损增效 |
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作者：佚名 文章来源：不详 点击数： 更新时间：2008-9-24 9:09:27  |
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作者：湖北省枣阳市供电公司 汪红星
摘要：在农村10KV配网线路上配置无功补偿装置，合理选择电容器容量及最佳安装位置，是降损增效的一个有效途径。该文通过说明无功补偿容量与电压、线损的关系，介绍枣阳供电公司在唐店变电站店唐56吴店线线路上合理配置电容器容量、选择最佳安装地点，降低线损率，并计算比较出投资与效益回报。
关键词：电容器补偿容量及安装地点 功率因数 降损及效益回报
在农网10KV配电线路，枣阳供电公司采取合理配置电容器容量、选择最佳安装地点的措施，以此来改善电压质量，提高功率因数，降低损耗，最终达到了增加经济效益的目的。
1、安装并联电容器，提高电压质量，降低线损
在系统无功不足或联网线路较长时，改变变压器分接头来调整电压的作用不大。此时，一般采取在变电站或配电线路上安装电容器进行无功补偿，减少线路无功分量，使线路损耗降低，同时还能减少电压损失，提高运行电压，进一步降低电网损耗。
2、无功补偿容量与电压、电压与线损的关系
电力电容器是目前电力系统在农网推广的主要无功电源之一，无功功率与其电容器安装处的电压平方成正比：
Qc=U2 /Xc=U2×ω×C
可以看出，如果增加无功电容补偿容量（C），无功功率（Qc）将增加，电压（U）将随着升高。
而在电网中线损的大小与运行电压的平方成反比：
W=[（P2+Q2）/U2]×R×t
式中，W——线损电量，KW·h；
P——有功功率，KW；
Q——无功功率，Kvar；
U——运行电压，KV；
R——电阻，Ω；
T——时间，h。
从式中可以看出，如果电压（U）升高，则线损（W）降低；电压（U）降低，则线损（W）升高。
输送一定的负载功率，适当升高电网的运行电压，可以减小电流，降低电能损失；电网中的可变损失是与运行电压的平方成反比例，所以，在允许的范围内适当升高运行电压，是改善电能质量，降低线损的一种有效途径；而增加无功补偿投入，是改善电压质量、降低损耗的最好办法。
3、合理配置无功补偿容量
n组最优无功补偿容量在最佳装设位置下的计算公式：
Qbi=[2/（2n+1）]Q
式中，Q为平均无功负荷，n为电容器组数，Qbi为第i组电容器的补偿容量，i=1……n。
一般地，我们要求线路无功损耗越小越好，功率因数越大越好，接近于1是理想值，达到0.95以上最合适。
4、选择无功补偿电容器安装的最佳位置
不同电容器组最佳装设位置的计算公式：
Li=(2i/2n+1)L
式中，L为线路长度，n为电容器组数，Li为第i组电容器的安装位置，i=1……n。
通过合理配置无功补偿容量，选择电容器最佳装设地点，不断能改善电压质量，还能降低线路损耗。一般地说，配电线路上电力电容器安装组数越多，降损效果越明显，但相应地增加了运行维护的工作量，同时也增加了补偿设备的投资成本上升。因此，一般在负荷分布相对均匀的线路上，安装1组电容器比较好，最多不超过2组。
5、 实例说明在配网线路合理配置无功补偿电容器、选择最佳安装位置，降损增效
35KV唐店变电站10KV唐56吴店线线路供电半径较大，负荷点多而分散，线路全长65.28公里，其中主干线长16公里，全线采用架空钢芯铝绞线LGJ-35/70，安装配电变压器68台，总容量3040KVA，最高负荷2261KW，最低负荷530KW。
唐56线路年有功电量为142万Kwh，年无功电量98.5万Kvarh，每年按2500个小时计算，可得平均有功功率P为 568KW，平均无功功率Q为394 Kvar，功率因数为0.82。
当装上一组电容器后，n=1时，补偿容量Qbi=2Q/3≈263 Kvar，若唐56年有功电量为160万KWH，每度电按0.52元计算，线损率为14%，预计补偿后功率因数cosφ=cos[arctg(Q-Qb)/P]=0.978。
则年降损效益为160×104×0.52×14%×[1-(0.8/0.978)2]≈35000元。
当安装安装两组电容器时，n=2，每组补偿容量Qb2=2Q/5=177Kvar，总补偿容量为Qb=2×2Q/5=354 Kvar。也可算出功率因数cosφ=0.996，年降损效益为≈37500元。
如果电容器按每千乏单价为30元，自动控制及与开关等部分造价为3.2万，则投入一组电容器需投资39890元，降损效益为35000元，其投资与效益回收之比为0.877；投入二组电容器需投资74620元，降损效益为37500元，其投资与效益回收之比为0.50。
在综合考虑到经济因素、无功补偿的合理化及日常维护工作，我们选择在唐56吴店线线路分成两片安装两组总容量为300 Kvar无功补偿电容器，其中200 Kvar电容器最佳装设位置选择在线路长度L1=2/3L处，安装位置在L1=16×2/3=10.67公里处，按杆塔档距实际10.67公里应在132#杆, 另100 Kvar电容器最佳装设位置选择在线路长度L1=2/5L处，安装位置在L1=16×2/5=6.4公里处，按杆塔档距实际6.4公里应在75#杆,所以我们把无功补偿电容器分别安装在主线75#、132#杆处。
图1 电容器合理配置容量及最佳安装位置（暂缺）
将唐56吴店线无功补偿总容量300Kvar电容器分解成两组容量分别为200Kvar和100Kvar的电容器进行安装，在运行过程中，可以根据线路实际无功缺额的需要合理投退一组或两组电容器达到最优补偿效果，这样能避免只安装一组大容量的电容器后，在一定条件下，若一次性全部退出时，无功功率补偿不够，达不到补偿的目的，而全部投入又将产生无功倒送的现象。
实际实施此方案后，在唐56安装电容器后功率因数cosφ2=0.95,而安装前功率因数cosφ1=0.82，线损率为14%，安装后降低的线损率为:
14%×[1- (cosφ1/ cosφ2)2]= 3.8%
若电容器年运行时间按5000小时,则降低电能损耗为:
568×3.8%×5000=107920KWH
这样若每度电按0.52元计算,一年共产生电费效益为5.61万元，而安装电容器共投资7.462万元,约需一年半时间收回投资,后续将产生实际效益回报。若按2006年10月10日新电价表执行每度电0.558元来核算,经济效益将会更加显著。
6、结语
通过在唐56吴店线线路上合理配置无功补偿容量、选择最佳装设地点后，很大程度上改善了用户的电压质量，提高了线路功率因数，消除了该线路大部分无谓地无功损耗，同时经济效益也得到了显著地提高。
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