长距离、低负荷条件下功率因数的优化

张磊

摘 要：本文分析了查干淖尔矿井在建设时期，负荷较低，加之供电线路较长的情况下，系统功率因数低的问题。通过潮流计算得出不同负荷情况下的潮流分布，为无功补偿方案提供了理论依据，并针对现场情况，对TCR静态无功补偿装置进行调整，在不同负荷情况下采取相应的补偿方式。

关键词：远距离；低负荷；无功补偿；TCR静态无功补偿

1 查干淖尔矿供电系统概况

1.1 电源现状

冀中能源峰峰集团查干淖尔矿位于内蒙古锡林郭勒盟阿巴嘎旗境内，煤矿设计生产能力为800万t/年，本变电站的调度关系由锡林郭勒盟区调实施一级调度。电源来自东约98km处锡林浩特220kV变电站，中间64km处设有德力格尔110kV变电站供电。供电导线为LGJ-185/65km。矿井西约4km处有1座查干淖尔35kV变电站作为临时第二电源。

1.2 查干淖尔矿110kV变电站概况

查干淖尔矿110kV变电站主变规模为远期3×25MVA，本期2×25MVA，电压等级110/10kV。矿井110kV变电站10kV母线上最大计算负荷23361kVA。110kV出线远期4回，本期3回。10kV出线远期38回，本期26回。无功补偿及谐波滤波装置按功率因数补偿到0.95以上计算，10kV母线上装设2套5400kvar高压无功动态补偿及谐波治理装置，共补偿容量为10800kvar（为基波补偿容量）。本变电站采用分层、分布式微机监控变电站自动化监控系统。采用无人值班的运行方式，变电站设置低频低压减载装置。

2 查干淖尔矿110KV供电系统功率因数低问题的提出

自2010年1月变电站投运以来，随着主、副、风三井冻结施工结束，土建施工也接近尾声，用电负荷大幅减小，使用容量仅为1000kW左右。相对于25000kVA的变压器容量，实际使用负荷严重偏低，出现“大马拉小车”的现象。主变无功损耗增大，功率因数大幅下降的现象特别严重。电费中的基本电费和力调电费占总电费的比例加大，生产及生活用电的单价提高，生产成本提高。加之60多km的线路产生的固定容性无功对功率因数调节产生重要影响。

查干淖尔矿110kV变电站无功补偿装置为TCR静态无功自动补偿装置，该套装置可根據负荷情况自行调节控制电容电抗的切入情况，以满足无功补偿的既定要求，其参数采样点位于查干淖尔矿110kV变电站10kV母线段。当地供电部门计费计量的电量采样点位于德峰Ⅰ线起点德力格尔变电站德峰Ⅰ线出现间隔。这就出现了无功补偿计量点和供电部门计费计量点不一致的情况，这60多km线路产生的容性无功对查干淖尔供电系统的功率因数产生了极为重要的影响，严重降低了功率因数。

3 系统潮流计算分析

在查干淖尔矿区负荷较小，单台主变运行，且由德峰Ⅰ线单独供电的情况下，从线路起点至主变低压侧的等值电路如图1（线路采用Ⅱ型集中参数表示，变压器采用Γ型电路）所示：

标准化即是对重复性事物及概念所做的统一规定。延用到变电站的操作中，即是将大量操作中的重复性工作用最佳的处理方案确定下来，

下面计算为保证A点（线路首端计量点）功率因数为0.9，在各种不同负荷水平下C点处的有功功率、无功功率和应达到的功率因数，进一步估算在工区负荷功率因数为0.8左右时的无功盈亏数量。

4 基于不同负荷水平，无功补偿的优化

查干淖尔矿110kV变电站装有TCR静态自动无功补偿装置，可根据负荷情况自行选择投切电容电抗。在不同的运行方式下，线路产生的电容功率差别很大，不适宜采用自动控制，只有以手动方式才能实现无功最优补偿。

手动补偿方式为TCR系统在特殊情况下运行的方式，通过调节感性无功触发角K值，非线性的控制感性无功的投入量。由于K值与电抗的非线性关系，以及线路无功功率随负荷变动而变动的原因，K值与功率因数无直接的线性关系，只能通过实验找到二者的联系规律。

5 经济社会效益

通过调整优化无功补偿方案，功率因数得到很大的改善，在节能环保和经济运行等方面产生较大效益，对今后新建煤矿或其他基建项目建设永久变电站提供了宝贵经验。

参考文献

[1]朱耀辉.提高配电网的功率因数，优化无功配置[J].黑龙江科技信息，2009，（17）：31.

（作者单位：冀中能源峰峰集团锡林郭勒盟查干淖尔矿筹建处）