浅谈县供电企业全网无功优化补偿管理

翟健 刘升

一、概述

电网无功容量的优化配置能够降损节能，减少有功功率的不必要损耗；同时还能有效提高电压质量，在增加企业经济利益的同时体现出电力企业的社会责任感。为进一步加强农网无功优化补偿建设工作，提高农网无功补偿能效和供电质量，更好地服务社会主义新农村建设，因此，需要从技术层面实现电网无功分布的最优化，从管理层面上实现电网无功管理的科学化、规范化。

二、电网建设及运行现状

1.电网建设现状

经过近几年的建设，特别是农网中低压改造升级项目的实施，县供电企业农村电网得到了较快的发展，电网结构不断改善、网架薄弱的问题得到很大程度上的改善，电网的供电能力和自动化水平有了大幅度提高，电网损耗进一步降低，农网的供电能力、安全性、可靠性及电能质量水平都有了较大幅度的提高。

2.电网运行及管理水平

目前，县级电网基本都已形成了以220kV变电站为中心，以110kV变电站为骨架，以35kV变电站为辐射的布局合理、调度灵活、安全可靠的电网。10kV配电网是由110kV及35kV变电站的10kV配电装置、开闭所、配电室、箱式变及附属设备、分段开关(柱上)、环网柜、电缆分支箱、架空和电缆线路等组成的电力网络。380/220V低压配电网则包括配电变压器(或箱式变)低压套管引出线、低压配电装置、低压干线、低压分支线、楼头分线箱、接户线等。高压变电站的10kV主接线一般采用单母线分段接线，每台主变带10kV出线4-6回。10kV开闭所一股采用单母线分段接线，进线2回，出线4-6回。10kV配电室一般采用10kV单母线方式。配电网线路由架空线路、电缆线路、或架空线电缆线混合线路组成，以架空线路为主。县级供电区域的输电线路、主变等设备可用系数等均达到99%以上，综合线损率连年下降，供电可靠率不断提升。

三、当前无功管理存在的主要问题

1.无功优化的问题。部分变电站无功补偿容量配置不足，不能满足无功增长的需要；部分变电站为非分组投切式电容器，其投入或退出后对无功潮流影响较大，必须进行改造，改造为分组投切式。要实现有效的降损，必须从电力系统角度出发，通过计算全网的无功潮流，确定配电网的补偿方式、最优补偿容量和补偿地点，才能使有限的资金发挥最大的效益。

2.无功测量问题。目前10kV配电网的线路上的负荷点一般没有安装无功表，且人员的技术水平和管理水平参差不齐，表计记录的准确性和同时性无法保证。这对配电网的潮流计算和无功优化计算带来很大困难。380V 终端用户处通常只装有有功电度表，要实现功率因数的测量是不可能的。这也是低压无功补偿难于广泛开展的原因。

3.电网谐波问题。谐波的测量和治理需要尽快建立防治体系，解决和预防由于工业发展带来的谐波问题，以便防患于未然。

4.无功倒送的问题。无功倒送会增加配电网的损耗，加重配电线路的负担，尤其是采用固定电容器补偿方式的用户，在负荷低谷时可能造成无功倒送。观察加装无功补偿装置线路的无功运行数据可发现，在负荷高峰时功率因数较低，在晚间负荷少时却出现过补现象，主要原因在于用户无功补偿容量达到极限时，线路补偿装置不能实现自动调节。

四、全网无功补偿模式

全网无功补偿是一个多变量多约束的混合非线性问题，需要综合考虑农网全网运行情况，以各节点电压合格、网络关口功率因数等为约束条件，根据给定的目标值（提高功率因数、全网网损最小、年运行费用最小或年支出费用最小），进行全网无功优化计算，确定系统的最优补偿点和最佳补偿容量，无功优化补偿就是根据全网无功优化计算结果，调节有载调压变压器分接头，投切静止补偿器和并联电容器，实现跟踪负荷变化的电压和无功动态调节，满足电网安全、经济运行目标。总体思路是：电网最优无功补偿规划先自下而上，确定最优补偿容量，然后再自上而下进行分层最优运行控制。全网无功优化补偿策略主要体现在：高压网以变电站集中补偿为重点，中压网以10kV线路补偿和配电变压器低压侧集中补偿为重点，低压网及以下以用户侧分散补偿为重点。

1.高压配电网无功优化补偿模式

模式一：动态无功补偿模式

对新建变电站、枢纽变电站、无功负荷波动变化比较大的变电站以及相对比较重要的变电站采取动态无功补偿装置。

模式二：分组自动补偿模式

依据电网无功现状在未进行无功自动补偿的变电站10kV母线上适当安装自动投切装置，使无功功率尽可能实现分站、分压、分线平衡，降低高压电网损耗。对补偿容量相对不足、无功补偿设备陈旧的变电站逐步进行更新改造。

模式三：电容器固定补偿

无功负荷变化范围小的部分变电站，安装固定电容器组对变压器本身空载损耗和所带无功负荷就近补偿。

模式四：无功补偿+滤波

对于存在谐波污染的工矿业或是对谐波要求比较严格的场所，采用无功调节单元+无源滤波模式。

2.中低压电网无功补偿模式

模式一：配变低压侧集中补偿+中压线路补偿

对线路较长、负荷重、功率因数低的10kV配电线路，采用配变随器补偿与线路补偿相结合的方式。配变低压侧集中补偿可使低压台区实现分层、分区就地平衡，线路补偿用于补偿线路无功基荷和未进行无功补偿的配电变压器空载损耗部分。

模式二：配变低压侧集中补偿

对线路较短、负荷轻的的10kV馈线，不必进行线路补偿，采用在配变低压侧进行集中补偿，主要补偿配电变压器消耗的无功功率，实现低压台区就地无功平衡，有效减少配电变压器和配电线路的损耗。对配电变压器逐台补偿，会使补偿总容量加大，增加补偿装置的总投资。

模式三：中压线路补偿

对线路较长、负荷轻且较为集中的中压馈线，可只进行线路补偿，而不必对每台配变进行无功补偿。若采用手动投切的并联电容器组固定补偿方式，补偿容量可取所有配电变压器空载损耗总和。该补偿模式不能减少传送用户功率而引起的配变损耗，与逐台配电变压器装设无功补偿装置相比总投资少，维护工作量小。

模式四：低压线路补偿

在负荷较重的低压配电线路上进行补偿，作为电机随机补偿和变压器补偿的辅助手段，线路无功补偿的作用主要是减少线路无功损耗和向电源侧输送无功功率。

模式五：无功补偿+滤波

电力系统中的主要谐波源有变流器、电弧炉、电石炉等，对厂矿企业等容易产生谐波污染的高压用户的专用变压器以及含谐波源较多的配电台区，可在相应变压器低压直接装设带有滤波单元的无功补偿装置，补偿变压器的无功损耗，改善用户端功率因数，同时可兼顾调压以及谐波治理。

措施：

五、无功补偿管理的信息化应用

（一）采用无功优化及管理系统，解决无功优化计算问题。该系统通过与调度自动化系统、营销系统的交互采集到的配网各节点运行电压、无功功率和有功功率等实时运行数据和各设备实际运行状态为无功优化计算的依据；以无功、电压不越限，有载调压开关每天动作次数不越限，无功补偿装置动作次数不越限，功率因数在合格范围内为约束条件；根据实际情况以电压质量、系统有功损耗、变压器分接头和电容器投切次数为目标进行无功优化分析计算。

1.实现对高压电网、中低压电网的无功优化分析，显示出设备运行状态所处区域，给出改善运行状况的建议。

2.实现对高压电网、中压电网的无功补偿规划，自动选出最优的补偿点及补偿位置，给出补偿前后的运行数据对比，显示节能降损的效果。

（二）采用AVC无功运行优化集中控制系统，实现全网无功优化控制。采用AVC电压无功优化集中自动控制系统进行综合优化处理后,形成有载调压变压器分接开关调节和无功补偿设备投切控制指令，然后利用调度自动化系统的“四遥”功能，实现地区电网无功电压优化运行协调、自动控制。主要可以实现以下功能：

1.全网无功优化控制

（1）当电网内各级变电站电压处在合格范围内，做到控制本级电网内无功功率流向合理，达到无功功率分层就地平衡，提高受电功率因数。

（2）同电压等级不同变电站电容器组根据系统计算决策谁优先投入。

（3）同变电站不同容量电容器组根据系统计算决策谁优先投入。

2.全网调节电压运行优化

（1）当无功功率流向合理，某变电站10kV侧母线电压超上限或超下限运行，处在不合理范围时，分析同电源、同电压等级变电站和上级变电站电压情况，决定是调节本变电站有载主变分接开关还是调节上级电源变电站有载主变分接档位。

（2）电压合格范围内，高峰负荷提高运行电压，低谷负荷降低运行电压。

（3）条件允许的情况下，在负荷低谷期对两台主变并列运行的进行减变运行，从而降低母线电压。

（4）实施有载调压变压器分接开头调节次数优化分配。

（5）实现热备用有载高压调压变压器分接开关档位联调。

综上所述，县供电企业的电网无功管理工作已逐渐走向成熟，无功管理的技术水平不断提升，管理手段不断加强，为全网无功优化补偿管理提供了广阔的前景。