新能源接入对主动配电网的影响分析

2016-05-16詹并

中国高新技术企业 2016年15期

詹并

摘要：随着社会的发展，新能源的应用势在必行，国外的一些相关领域在主动配电网与分布式发电的影响因素上进行了分析和研究，从在电力负荷的预测、设计规划以及管理控制方面分别对分布式能源的接入所产生的影响进行了讨论、研究，并提出了相对应的解决方案设想。

关键词：新能源；主动配电网；分布式发电；电力负荷文献标识码：A

中图分类号：TM61 文章编号：1009-2374（2016）15-0030-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.15.014

随着我国当代社会城镇化、现代化、信息化以及工业化形态发展进程的快速深化，10kV配电技术网络在实际运行使用过程中接连展现了一系列的具体技术问题，形如供电企业生产技术能力现状与国民实际用电需求之间的矛盾，电网技术系统的实际负荷承载能力与实际负载强度的矛盾，负荷中心与电能配送中心之间的矛盾等。这些问题的存在给我国现代电力能源工业的发展造成了严重的不良影响，有鉴于此，本文将针对10kV配电网无功补偿的配置优化展开简要的论述。

1 开展10kV配电网无功补偿工作的技术必要性

从21世纪初期起讫，我国在开展经济社会综合建设发展事业的过程中，开始逐步提升对电力能源输送技术网络的优化改造工作的重视力度。从2005年开始，电网改造工作正式被列入中央政府基本国家发展事业项目体系之中，并逐步在全国各地区开展实践。

随着我国最新一轮城市电力能源输送技术网络改造工作的完成，我国现代城市的电力能源输送工业技术系统建设发展工作，呈现出日臻完善的客观态势。由于数量庞大的10kV配电变压器设备在我国城市电力能源输送技术系统中的安装应用，有效减短了城市电力能源输送网络主线干线结构的总体长度，提升了我国城市电网技术系统在应用层次的灵活度，规避了因局部技术构件故障或者是损坏现象引致的大范围用电中断或者是瘫痪现象。与此同时，大量配电变压器设备在城市电网技术系统中的安装应用，也将会大幅扩展城市输配电技术网络空载电压的消耗水平，增大城市配电网络无功损耗的规模，引致我国城市输配电事业在实施过程中的总体能量消耗水平加大以及输电线路额总体功率因素水平大幅降低。在这样的技术环境之下，如果不针对城市输配电网络展开无功补偿技术处理，将会导致城市配电线路和配电变压器设备消耗较大数量规模的待输送电能，干扰城市输配电技术网络的正常使用，给我国城市电力能源产业的发展造成严重的经济损失。

与此同时，在我国当代经济社会建设事业不断取得全新发展成果的历史条件下，国人的基本物质生活条件始终处于不断改善的历史过程之中。在国人家用电器设备配置数量以及使用频率不断提升的条件下，城市电网系统实际承载的用电功率消耗强度也处于不断递增的态势之中，给城市配电网的稳定运行带来了强烈的技术负荷，直接引致城市供电公司配电技术网络中的公用变压器设备低压侧功率降低到极低值。在这种技术环境之下，城市供电公司的技术设备终端实际对外输送和提供的电力能源产品数量，不能充分满足用户的实际电能产品需求，配电线路在完成电力能源输送任务过程中产生的电能损失，导致输电线路出现了明显剧烈的热效应现象，严重影响了输电线路基本组件的技术使用寿命，增加了城市电力能源输送事业开展过程中的经济损失水平。为有效减缓和克服上述问题，要求在城市电能输送网络的运行过程中，适当实施一定程度的无功补偿技术处理，在中央政府约制的供电技术指标的基础上，最大限度地降低10kV配电网络在实际使用过程中的电能消耗损失数量，为城市居民性或者是企业性客户正常用电需求的满足构筑充足的技术基础。

为切实解决电力能源在具体空间分配角度的格局安排，在实际运用10kV配电网开展供电活动的过程中，往往出于满足客户个性化用电需求的原则，针对不同的城市空间区位和不同的客户对象，开展差别化的电力能源负载强度分配。这种做法引致了10kV配电网技术系统在无功损耗分配方面的非均衡性，给10kV配电网的实际运行使用带来了明显的技术风险，在一定程度上影响了部分城市用电客户在电力能源产品消费应用过程中的总体感受。

针对我国现阶段城市配电网技术系统运行过程中，因多种技术因素所引致的电能损失和大规模功率消耗现象，要求电力能源产业的技术工作人员必须采取有针对性的无功补偿技术措施，重点规避因输电技术网络本身功率问题所引致的无功性能源消耗问题，并以此逐步提升城市10kV配电网的技术效率，提升电网技术系统在运行过程中的安全性水平，改善供电企业的综合经济效益。

2 无功补偿的基本原理

图1表示了正弦式交流电电路结构中电阻工件R，电抗工件X1-XC以及复阻抗工件Z三者之间的基本技术约制关系。在电路负载结构中不包含电抗元件的条件下，交流电压参数与交流电流参数之间具备同相位角关系，电路的负载结构中将不会出现无功功率。在电路负载结构中只包含感性电学元件的条件下，负载结构将会消耗无功功率。在电路负载结构中只包含容性电学元件的条件下，负载结构将引致无功功率的产生。

正弦交流电路的功率因数通常由复阻抗角的余弦函数值cosφ表示。功率因数通常由电路负载结构的技术性质，通常受电源的频率特征影响，但是不受电源中的电压和电源参数的强度变化影响。

电力能源输送网络在实际运行过程中，需要同时承载有功功率和无功功率，功率因数的实际计算值为电网有功功率与视在功率之间的比值，即：

在电网的有功功率P保持不变的技术条件下，如果电网线路中的无功功率强度Q处于不断增加状态，势必会引致功率因素计算值cosφ处于不断降低状态，继而引致视在功率呈现不断增加的变化趋势。

由于输电线路中实际功率水平呈现的不断降低趋势，为了保证电路中的所有负载设备维持正常运转状态，势必要求针对发电设备和输电设备实施容量扩展增技术改造，这种改造行为大幅提升了电力能源生产和配送系统的损耗水平，提升了我国输配电企业的成本投入规模。

在传统的无功补偿技术应用结构中，通常将感性负载构件和电容器构件实施并联。无功补偿技术的主要目的在于提升输配电网络的功率因数，而想要实现配电网络功率因素水平的提高，其基本原则是保证不能对电路中负载结构的工作状态产生不良影响，保证实际提供给电路负载结构的电压强度稳定不变，维持负载结构有功功率水平的稳定。并且在实施无功补偿处理的过程中，还要保证补偿电路在配电网技术系统上的加载不会对配电网的有功功率水平造成影响。

3 无功补偿的基本实施方式

3.1 低压集中补偿方式

低压集中补偿方式指的是针对配电变压器设备的低压侧，开展集中式无功补偿处理。补偿过程中应用的主要技术器具是由计算机实施控制的低交流电压并联式电容器柜。通过对配电变压器设备低压侧的集中补偿，能够有效提高变配电技术设备的功率因数水平，促进无功平衡技术条件的顺利实现。同时促进配电变压器设备和配电网络整体电能损耗水平的降低，为用户提供稳定的供电电压。但是，这种无功补偿方式在针对输配电技术系统的无功率现象实施改善的过程中，往往不能取得预期的效果。

3.2 变电站集中补偿方式

变电站集中补偿方式的主要技术目标是实现输电网络的无功平衡技术状态建设。其主要补偿技术装置在发挥技术作用之前，需要借助变电站10kV母线构件实现相互连接，实际应用设备除包含同步调相机以及并联电容器之外，还涉及精致补偿器。这种无功补偿方式重点致力于输电网络功率因素的完善，提升电网输送结构终端位置变电所内设备承载的电压强度，并针对主变压器的无功损耗现象完成补偿。这一补偿技术方式的主要缺陷在于不能有效降低配电网络的整体能耗水平。

3.3 杆上无功补偿方式

这种补偿方式就是要引入采用10kV户外并联电容器工件，通过将这一工件安装在输电线的铁塔结构之上，并以此提升配电网技术系统的功率因数，降低输电过程中的无功性电能损耗，实现无功补偿技术目标。这一补偿方式的主要技术缺陷在于应用灵活性及技术适应性差，且在实际应用过程中往往还会招致安装环境、自然条件等外部因素的不良制约。

3.4 用户终端分散补偿方式

这是直接针对电力能源产品用户的负载结构终端点位实施的无功补偿技术处理行为，能够实现维持用户用电电压参数强度平衡，降低电能输送过程中的能量损耗的技术目标。这种无功补偿方式在使用过程中，需要依照配电变压器设备低压侧的最大无功需求，来确定实际的安装容量参数控制水平。其最大的技术缺陷在于将多个配电变压器同时放入低压负荷波动的不同时段，将会引致较大数量的电容器负载设备处于闲置状态，严重降低了技术设备对象的实际利用率。

4 无功补偿技术的优化实施方式

4.1 随机补偿

将低压电容器组与电动机实施并行连接处理，在此基础上将控制装置、电动机以及保护装置三个技术部件同时实施投切操作，并以此实现无功补偿预期技术功效。随机补偿技术模式本身具备成本低廉、设备占地面积小、安装操作简便、技术稳定性强等优点。

4.2 跟踪补偿

运用无功补偿投切装置，将低压电容器组与配电变压器设备的低压侧实施并行连接，继而实现无功补偿技术功效。这一技术能够实现对无功补偿进展状态的实时跟踪，在使用层次具有简便性，补偿效果较好，其缺陷在于成本较高，技术装置结构较为复杂且具备一定的发展局限性。

5 结语

针对10kV配电网无功补偿优化配置问题，本文从四个具体角度展开了具体分析，针对深刻影响我国城市供电事业良好发展的无功电能消耗问题，做好无功补偿技术装置的配置和优化工作，对于10kV配电网基本技术功能的顺利发挥具备深刻的保证作用。

参考文献

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[2] 汤雪.基于10kV配电网无功功率优化补偿的探究[J].

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