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【摘要】本文通过对县级供电企业无功管理现状的分析，笔者结合配网功率因数与线损的关系，提出了通过无功管理降低配网线损的具体措施。
【关键词】县级供电企业；配网；线损；无功管理；
引 言
在电力生产的发、送、变、配、用电整个过程中,随着有功功率的产生,同时产生无功功率。电力用户由于大量采用感应电动机和其它电感性用电设备,除吸收系统的有功功率作功外,还需要电力系统供给大量无功功率。这些无功功率经过多级送电线路、变压器的输送和转换,又造成无功功率的损失,使电网功率因数下降。因此,加强无功管理,提高功率因数,减少无功电力消耗,对降低配网线损可以起到非常重要的作用。
一、县级供电企业无功管理现状
县级供电企业大部分采取变电所内无功集中补偿,主网功率因数较高,主网线损较低。10kV及以下配电网,其无功管理状况却不容乐观。我县局曾做过技术统计,2010年10kV以下电网损失占全局损失的42%。全局55条10kV线路,月平均功率因数为0.70以下32条、0.70—0.80有22条,个别线路甚至低于0.60。许多线路电压损失很大,高峰时线路末端无法用电或电能质量极差。功率因数低,电压损失大,使网损增大,给企业造成损失,而且限制了售电量的增长。所以,加强配网无功管理,提高功率因数,降损节电势在必行。
(1)我国现行的《功率因数调整电费办法》只对100kVA及以上用户的功率因数标准作了规定,并执行功率因数调整电费,而100kVA以下用户的功率因数没有标准,这些用户大多没有安装无功补偿设备。在设计中亦不考虑无功补偿。
(2)配网用户初装时为节省一次投资,逃避功率因数奖惩的考核,将单台大容量变压器申请为多台小容量变压器供电。我们营业管理中不注意把关,使之成为用户无功管理中的漏洞。
(3)对用户无功管理不够重视,用户对无功管理不理解,造成应安装无功补偿设备的未安装或已安装的未装无功表而没考核。
(4)10kV线路电容器损坏较多,或因线路的发展而使位置不合理,疏于管理起不到减少电压损失,降低线路损失的作用。
二、功率因数与线损的关系
提高功率因数时负荷功率因数从cosφ1提高到cosφ2,提高负荷功率因数与降低损耗的关系可用下式表示:ΔP(%)=(1-cosφ1/cosφ2)×100%。
可得提高功率因数降低可变有功功率损耗的影响(见表1)
表1提高功率因数与减少有功损失的百分数关系
由表中可以看出,功率因数的提高对降低线损的效益是很明显的。例如,当功率因数从0.8提高到0.95,有功功率损耗降低可达29%。即使从0.9提高到0.95,有功功率损耗也降低10%。
反之,当负荷的功率因数下降时,电力网元件中的功率损失将增加。由图所提供的数字及简单计算就可以知道：在当功率因数从0.8提高到0.95,有功功率损耗降低可达29%。反过来,当功率因数从0.95降低到0.8时,线损将增加41%。由此可见,提高功率因数对降损有重要作用。
综合上述内容，不难发现，无功管理、功率因数是直接关系电网线损的因素。合理、有效的无功管理将能够直接降低电网，特别是配网的线损，从而提高效率、效益。
三、无功管理降低配网线损的具体措施
为尽可能减少无功功率在电网中的传输，使无功功率的传输所引起的系统线损降至最小，在调整无功电压时应按以下次序进行:当系统无功不足电压较低时，首先应投人用户及变电所的并联补偿电容器，再考虑变压器调挡。当系统无功过剩电压较高时，首先应将变压器调挡，只要用户及变电所不向系统倒送无功，原则上最后考虑切除用户及变电所的并联补偿电容器。
（一）由负荷轻重合理确定电压水平
一个电力网的有功损耗可以分解为空载损耗与负载损耗，空载损耗与电压的高次方成正比，而负载损耗与电压的平方成反比。对以上特点，可以考虑分负荷时段，调整系统中电压水平以降低损耗。具体来说，可以在负荷较低的时间段或者区域使变电设备偏电压下限运行；而在夏季等负荷高的时间段、高负荷的区域让设备处于电压上限运行。采用逆调压方式对降低系统线损有一定作用。
(二）采用无功补偿完善调压手段
针对夏季高峰期，一些变电所110kv母线电压长期偏低的问题，可考虑采用一些新型无功补偿装置，完替调压手段，如在变电所装设无功静止补偿装置(sVC)以稳定其110kV母线电压。通过技术经济比较，无功静止补偿装置(sVC)远优于同期调相机，应当首选。对于无功负荷变化较大、电压波动频繁的变电所及用户，应安装按照功率因数和电压自动投切的电容器微机自动控制装置。
（三）合理安排电网运行方式
从电力系统稳态分析理论中可以推知:由同一电压等级线路组成的均一电网所形成的环网，选择闭环运行最为经济;而由不同电压等级线路组成的电磁环网，选择合适的开环点开环运行较为经济。根据实际的负荷状况和电网条件，合适的选择运行方式，对降低损耗也十分有效。
随着电力市场的日趋成熟，应改变目前无功功率无偿供应的现状，变无偿供应为有偿供应，可参照制定有功电价的办法制定科学、合理的无功电价。无功电价可分为三个层面:发电市场层面的发电无功电价、输电市场层面的无功服务电价和用电市场层面的无功销售电价。通过建立无功电价体制，一方面可引导无功消费者自觉自愿减少无功消耗，另一方面可充分调动发电厂、供电公司，提供无功服务的积极性，从而达到提高供电质量和电网经济效益之目的。
（四）采取多种措施重点管理
1、按重要时段管理，在系统无功需求大、线损大的时间段，加强对系统无功、线损的控制调整力度。积极主动地管理好系统无功，控制线损。通过无功分级、分区补偿，做到无功就地平衡，尽可能减少无功功率在电网中的传输，尤其是重点抓好10kV及0.4kV的无功补偿。对于100kVA以上容量的专用配电变压器的0.4kV母线，应装设跟踪补偿电容器，最终使用户的0.4kV电压级功率因数提高至0.95以上；其次提高各农村配变的无功补偿度，使各10kv母线功率因数达到0.95以上且不过补偿。
2、新增用户配变必须进行合理无功补偿，对新增变压器无论大小必须要求做好无功补偿设计，并严格把好验收关，保证用户无功就地平衡，加强无功表计安装管理和电费抄表、核算管理：① 未加装无功表的老用户要重新加装,进行功率因数考核,刺激用户主动加装无功补偿设备,提高功率因数；② 新增用户必须加装无功表,进行考核,保证无功设备的投运率；③ 严格考核抄表、核算人员的工作质量,做到有表必抄,抄表必算,保证功率因数调整电费的有效执行。
3、加强设备管理,强化无功管理，重视对老旧电容器资源的使用问题,建立健全电容器的报废淘汰制度。为了确保配电网的安全运行,要通过建立健全无功补偿装置的运行档案,及时消除电容器运行中的不安全隐患。加强无功的运行管理,不仅要做好无功补償装置投运后的巡视检查工作,还要及时更换运行中出现异常的电容器,淘汰超期运行的电容器,推广按力率、电压自动投切数电容器的新技术,为提高无功管理的运行水平奠定一个良好的基础。
4、教育、宣传强化意识，开展专业培训,搞好技术交流。结合工作岗位，依据培训教材制定培训计划，落实培训对象，对各部门的无功电压专（兼）责开展无功电压的专业知识培训，使其了解无功电压的专业知识，并在工作中熟练运用。不断加强无功电压专业管理的技术交流活动，总结和推广应用新技术、新成果、新经验，积极开展技术革新活动。加大宣传力度，提高管理人员和用户对无功的重视程度，使无功管理工作逐步走向正轨。
四、结束语
随着全球变暖形势日益严竣，节能减排是世界各国都需共同背负的责任，作为我们电力企业，特别是国网公司，肩负着社会责任，更加需要在组织、管理、技术各方面降低电网自身损耗，并引导广大电力用户重视节能降损，而加强无功管理是降损的有效手段之一。希望我们在工作中不断完善各项措施来加强无功管理的力度，实现降损节能，若有不正之处还请各位专家不吝批评指正。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
【关键词】县级供电企业；配网；线损；无功管理；
引 言
在电力生产的发、送、变、配、用电整个过程中,随着有功功率的产生,同时产生无功功率。电力用户由于大量采用感应电动机和其它电感性用电设备,除吸收系统的有功功率作功外,还需要电力系统供给大量无功功率。这些无功功率经过多级送电线路、变压器的输送和转换,又造成无功功率的损失,使电网功率因数下降。因此,加强无功管理,提高功率因数,减少无功电力消耗,对降低配网线损可以起到非常重要的作用。
一、县级供电企业无功管理现状
县级供电企业大部分采取变电所内无功集中补偿,主网功率因数较高,主网线损较低。10kV及以下配电网,其无功管理状况却不容乐观。我县局曾做过技术统计,2010年10kV以下电网损失占全局损失的42%。全局55条10kV线路,月平均功率因数为0.70以下32条、0.70—0.80有22条,个别线路甚至低于0.60。许多线路电压损失很大,高峰时线路末端无法用电或电能质量极差。功率因数低,电压损失大,使网损增大,给企业造成损失,而且限制了售电量的增长。所以,加强配网无功管理,提高功率因数,降损节电势在必行。
(1)我国现行的《功率因数调整电费办法》只对100kVA及以上用户的功率因数标准作了规定,并执行功率因数调整电费,而100kVA以下用户的功率因数没有标准,这些用户大多没有安装无功补偿设备。在设计中亦不考虑无功补偿。
(2)配网用户初装时为节省一次投资,逃避功率因数奖惩的考核,将单台大容量变压器申请为多台小容量变压器供电。我们营业管理中不注意把关,使之成为用户无功管理中的漏洞。
(3)对用户无功管理不够重视,用户对无功管理不理解,造成应安装无功补偿设备的未安装或已安装的未装无功表而没考核。
(4)10kV线路电容器损坏较多,或因线路的发展而使位置不合理,疏于管理起不到减少电压损失,降低线路损失的作用。
二、功率因数与线损的关系
提高功率因数时负荷功率因数从cosφ1提高到cosφ2,提高负荷功率因数与降低损耗的关系可用下式表示:ΔP(%)=(1-cosφ1/cosφ2)×100%。
可得提高功率因数降低可变有功功率损耗的影响(见表1)
表1提高功率因数与减少有功损失的百分数关系
由表中可以看出,功率因数的提高对降低线损的效益是很明显的。例如,当功率因数从0.8提高到0.95,有功功率损耗降低可达29%。即使从0.9提高到0.95,有功功率损耗也降低10%。
反之,当负荷的功率因数下降时,电力网元件中的功率损失将增加。由图所提供的数字及简单计算就可以知道：在当功率因数从0.8提高到0.95,有功功率损耗降低可达29%。反过来,当功率因数从0.95降低到0.8时,线损将增加41%。由此可见,提高功率因数对降损有重要作用。
综合上述内容，不难发现，无功管理、功率因数是直接关系电网线损的因素。合理、有效的无功管理将能够直接降低电网，特别是配网的线损，从而提高效率、效益。
三、无功管理降低配网线损的具体措施
为尽可能减少无功功率在电网中的传输，使无功功率的传输所引起的系统线损降至最小，在调整无功电压时应按以下次序进行:当系统无功不足电压较低时，首先应投人用户及变电所的并联补偿电容器，再考虑变压器调挡。当系统无功过剩电压较高时，首先应将变压器调挡，只要用户及变电所不向系统倒送无功，原则上最后考虑切除用户及变电所的并联补偿电容器。
（一）由负荷轻重合理确定电压水平
一个电力网的有功损耗可以分解为空载损耗与负载损耗，空载损耗与电压的高次方成正比，而负载损耗与电压的平方成反比。对以上特点，可以考虑分负荷时段，调整系统中电压水平以降低损耗。具体来说，可以在负荷较低的时间段或者区域使变电设备偏电压下限运行；而在夏季等负荷高的时间段、高负荷的区域让设备处于电压上限运行。采用逆调压方式对降低系统线损有一定作用。
(二）采用无功补偿完善调压手段
针对夏季高峰期，一些变电所110kv母线电压长期偏低的问题，可考虑采用一些新型无功补偿装置，完替调压手段，如在变电所装设无功静止补偿装置(sVC)以稳定其110kV母线电压。通过技术经济比较，无功静止补偿装置(sVC)远优于同期调相机，应当首选。对于无功负荷变化较大、电压波动频繁的变电所及用户，应安装按照功率因数和电压自动投切的电容器微机自动控制装置。
（三）合理安排电网运行方式
从电力系统稳态分析理论中可以推知:由同一电压等级线路组成的均一电网所形成的环网，选择闭环运行最为经济;而由不同电压等级线路组成的电磁环网，选择合适的开环点开环运行较为经济。根据实际的负荷状况和电网条件，合适的选择运行方式，对降低损耗也十分有效。
随着电力市场的日趋成熟，应改变目前无功功率无偿供应的现状，变无偿供应为有偿供应，可参照制定有功电价的办法制定科学、合理的无功电价。无功电价可分为三个层面:发电市场层面的发电无功电价、输电市场层面的无功服务电价和用电市场层面的无功销售电价。通过建立无功电价体制，一方面可引导无功消费者自觉自愿减少无功消耗，另一方面可充分调动发电厂、供电公司，提供无功服务的积极性，从而达到提高供电质量和电网经济效益之目的。
（四）采取多种措施重点管理
1、按重要时段管理，在系统无功需求大、线损大的时间段，加强对系统无功、线损的控制调整力度。积极主动地管理好系统无功，控制线损。通过无功分级、分区补偿，做到无功就地平衡，尽可能减少无功功率在电网中的传输，尤其是重点抓好10kV及0.4kV的无功补偿。对于100kVA以上容量的专用配电变压器的0.4kV母线，应装设跟踪补偿电容器，最终使用户的0.4kV电压级功率因数提高至0.95以上；其次提高各农村配变的无功补偿度，使各10kv母线功率因数达到0.95以上且不过补偿。
2、新增用户配变必须进行合理无功补偿，对新增变压器无论大小必须要求做好无功补偿设计，并严格把好验收关，保证用户无功就地平衡，加强无功表计安装管理和电费抄表、核算管理：① 未加装无功表的老用户要重新加装,进行功率因数考核,刺激用户主动加装无功补偿设备,提高功率因数；② 新增用户必须加装无功表,进行考核,保证无功设备的投运率；③ 严格考核抄表、核算人员的工作质量,做到有表必抄,抄表必算,保证功率因数调整电费的有效执行。
3、加强设备管理,强化无功管理，重视对老旧电容器资源的使用问题,建立健全电容器的报废淘汰制度。为了确保配电网的安全运行,要通过建立健全无功补偿装置的运行档案,及时消除电容器运行中的不安全隐患。加强无功的运行管理,不仅要做好无功补償装置投运后的巡视检查工作,还要及时更换运行中出现异常的电容器,淘汰超期运行的电容器,推广按力率、电压自动投切数电容器的新技术,为提高无功管理的运行水平奠定一个良好的基础。
4、教育、宣传强化意识，开展专业培训,搞好技术交流。结合工作岗位，依据培训教材制定培训计划，落实培训对象，对各部门的无功电压专（兼）责开展无功电压的专业知识培训，使其了解无功电压的专业知识，并在工作中熟练运用。不断加强无功电压专业管理的技术交流活动，总结和推广应用新技术、新成果、新经验，积极开展技术革新活动。加大宣传力度，提高管理人员和用户对无功的重视程度，使无功管理工作逐步走向正轨。
四、结束语
随着全球变暖形势日益严竣，节能减排是世界各国都需共同背负的责任，作为我们电力企业，特别是国网公司，肩负着社会责任，更加需要在组织、管理、技术各方面降低电网自身损耗，并引导广大电力用户重视节能降损，而加强无功管理是降损的有效手段之一。希望我们在工作中不断完善各项措施来加强无功管理的力度，实现降损节能，若有不正之处还请各位专家不吝批评指正。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。