无功电源在农网改造升级工程中的应用探讨

无功电源在农网改造升级工程中的应用探讨

林星

台州市宏泰供电服务有限公司路桥分公司浙江省台州市318050

摘要：文章围绕农网改造升级工程任务，讨论无功平衡和无功补偿方式，通过分析提出优化无功电源配置、采用合理的无功补偿，不仅可有效解决无功失衡和低电压问题，同时使得电网客户用电质量和能效得到大幅提高，降低用电成本，促进新一轮农网改造升级工程更好地服务农村经济社会发展。

关键词：无功电源；三相平衡；电压监测；光伏并网

引言

电网中无功电源的使用既满足了系统及设备对无功应用的需求，也能通过其有效的无功补偿，提高功率因数，改善电压水平。新一轮农网改造升级工程的实施，对电能质量提出了更高要求。

1改造升级工程中无功电源使用应注重信息化和新型智能化

1.1强化无功电源与电能信息采集系统的融合

农网改造升级时，应强化用电信息采集系统的覆盖，合理布置投入无功电源，充分利用采集系统在线监测功能，进行无功、电压监测分析，并对台区用户隶属关系核查，分析线损异常和窃电发生台区。

农网改造升级后，应开展台区无功平衡分析和线损日采集工作，提高台区日线损合格率；成立供电所采集运维组，通过采集系统统计每周台区无功补偿率和日线损合格率等完成情况，及时对已全覆盖、全采集但营销系统与采集系统表计数不一致台区进行整治。

农网改造升级后，充分利用采集平台，对采集成功率较高但无功失衡严重、日线损高损或波动的台区，通过采集平台日电量明细，电能量进行分析、对电量异常用户，作为现场普查依据。

1.2强化新型智能无功电源的使用

新型数字低压无功补偿装置在不新增配电变压器、不改造低压线路的情况下，可有效的解决农村配变台区低压线路中末端无功失衡问题。在农网改造升级工程中可将低电压无功补偿装置直接串联在高峰时期电压最低的位置，有效解决无功失衡问题，并通过高频斩波的原理对农网无功进行实时反馈和信息优化。

1.3强化无功电源布置与新能源工程的对接

农网改造升级过程中，应同步加强对新能源工程的投入与接网管理。如工厂企业及家庭光伏并网问题，尽可能优化新能源发电点的分布，减少因容量小、分布广、可调节性差等造成的对农网改造及未来调控的影响。关注光伏接网用户并网点周围电压水平的管理，布置电压监测点，根据需要配置一定的无功电源，以平衡补偿无功，改善电压质量。

2运用大数据技术分析农网改造升级监测的实施方法

2.1多系统、多渠道收集农网改造信息

充分利用各办公和生产管理系统收集台区档案、台区低电压和重过载数据、台区线损、台区负荷和供电能量、项目施工进度、台区改造等信息。具体如图1所示。

2.2构建监测分析模型

针对多个业务系统台区档案信息不一致现象，以台区十位标识码为基准，对多个业务系统数据关联匹配，进行数据清洗，制定不同监测规则，实现多源数据共享融合。如项目转资后，不同改造类型的项目台区档案在PMS中台区投运时间不同（新建台区或更换变压器时，台区投运时间为农网工程转资时间，更换导线或开关设备时，台区投运时间仍为原台区投运时间），针对具体情况对已改造台区低电压异动设定监测规则：一是台区投运时间为2015—2017年、投运时间早于最近一次低电压发生时间、2017年仍发生低电压的台区；二是2015年农网升级项目改造的、2017年仍发生低电压的台区。

2.3编制大数据分析工具

通过提取改造台区的十位标识码与PMS中台区档案相匹配，利用PMS中台区投运时间对改造的台区进行校验，设定规则对数据进行清洗，制定多维度分析的监测模型，编制tableau分析工具。

2.4开展多维度监测分析

通过制定有效的监测规则，从低电压、重过载、高线损、供电能量和资金使用情况等方面开展成效评估分析，识别财务、营销、运检、物资和发展等部门在台区规划、建设、运营管理过程中存在的薄弱环节，促进部门协同，提升监测效果。

2.5精准定位台区改造存在的问题

针对改造后台区继续发生低电压、重过载和高负荷率、高线损等情况，逐条开展问题分析，主要从台区低压负荷本身、线路路径不合理、离变电站较远、前期负荷预测不足、改造不彻底等因素进行分析，精准定位问题本质，提升台区改造成效。

3优化新一轮农网改造升级工程无功电源投入

3.1选择适当的无功电源补偿无功以稳定电压

电压作为电能质量指标之一，其稳定性与无功的平衡密切相关。无功平衡不仅反映了电网不同特性负载（感性、容性）设备的电能消耗，也反映了系统结构和运行调节有待改进的方向，并有助于构建和谐的供用电生态环境。因此，采用一定的无功电源进行合理的无功补偿对电网无功平衡、改善电压质量尤为重要。在新农网改造升级工程中，应选择一定的无功电源，优先无功功率就地平衡，降低损耗，稳定电能质量。因为就地平衡补偿相对于集中、固定补偿方式］具有线损率低（可减少20%）、改善用电设备启动运行条件好、线路供电能力强等优点。

3.2结合用户用电特征配置无功电源

（1）对居民生活集中台区，宜采用在配电变旁安装电容器集中补偿，但对负载率高、长线路可在中间架设电容器分散补偿。

（2）对工农业生产集中台区，凭据其申报容量及其用电性质加强功率因数考核，尤其对单台5kW及以上设备要求采用分散、就地补偿方式。为防止大功率设备（10kW以上）启动电流对线路、设备及电容器补偿装置产生的负荷冲击和电压波动，建议采用降压启动装置。

（3）农网改造时加强对公用变配备电容器柜的同步设置与功率因数考核，提高无功补偿设备的利用率，也为从管理上强化无功平衡和电压稳定。

3.3农网应根据“分级补偿、就地平衡”的原则

在低压动力用电设备附近直接安装补偿用电力电容器，电容器与电动机供电回路并联，通过电压传感器控制而就地进行对电容器的自动投切，就地供给电机所需无功，使电能交换距离达到最短有效值。因在线路相同条件下，线路损耗与电流平方成正比，所以可最大限度地降低线路电流。

3.4无功电源中电容器的选择与使用

“井井通电”“村村通动力电”的同时，采用电力电容器随机就地补偿，不仅节能效果最好，用电无功失衡问题也得到有效解决，尤其在农村抽水用电高峰等感性负荷较重时节，合理、准确地投入电力电容器补偿，无功平衡效果更为明显，并可直接提高末端电压。

（1）并联电容器容量以配电变容量为原则。在0.4kV低压配电台区广泛采用并联电容器，其容量配置原则：一般按照配电变容量的20%～40%左右进行，通常200kVA及以下的配电变按15%配置实用效果明显，例如容量为100kVA的配电变，若按15%比例配置电容器的容量为15kvar。

（2）并联电容器容量优先采用自动投切补偿。按照配电变的负荷情况，区分直接与自动补偿形式来增加或减少电容器容量，防止过补偿与欠补偿的发生。实践表明，自动投切方式不仅及时快速，而且可达到最佳的功率因数提高效果。

（3）优化补偿电容器组的组数和投切时间。补偿电容器组数，应以正常投运时，电容器的利用率高、补偿效果好为前提，做到既安全又经济。一般，自动投切延时以每组电容器30s左右运行时间为参考、功率因数设置在0.85~0.95之间。

结语

在农网中分析无功失衡问题，采用无功电源进行合理的无功补偿，将有利于生态型节能型农网建设，构建良好的供电用电和谐关系，并大幅提高电能在农村家庭能源消费中的比重。

参考文献：

［1］国家电网公司，《新农村电气化标准体系》［S］.北京：中国电力出版社，2011.

［2］黄长军.提高功率因数促进降损增效［J］.农村电工，2017，（5）：53-53.