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【摘要】目前随着地方中小型纺织业的快速发展,配电网负荷增长较快,郊区配电网损耗过高、Κ偏低的局面日益严重,同时影响到低压用户的电压质量,部分公用台片用电高峰期末端低压不到200V。本文针对某城市电网发展的要求,电网降损节电措施计划,经过一段时间的配电网运行观察,现将运行情况加以总结,并对今后的使用提出建议。
【关键词】配电网络;无功补偿;运行分析;电能质量
1.运行情况
1.1JKY电压型无功补偿装置
该装置安装接线方便,电容器根据电网运行电压投切,程序设定电网电压在175～198V时电容器全部投入,电压在198～235V时根据电压变化情况,实现电容器分组投切。该装置具有RS2232通信接口,也可进行远红外数据通信。由于电压型无功补偿装置是根据电压波动来决定电容器投切,所以宜安装在自然cosΥ比较低且负荷稳定的地方,运行中应对安装点的电网电压和负荷情况进行定期监测。对于运行负荷变化大的安装地点,补偿装置投入启动电压的设置须在地面经常修改,运行维护不太方便。且在电网电压波动较大的情况下,装置投入启动电压的选择比较困难,选择不当可能发生无功补偿装置恒投、恒切的不良后果。由于装22212Υ置未对运行电流进行采样分析计算,无法计算低压线路的实际无功情况,仅以运行电压来间接反映电网无功负荷变化情况,电容器组无法实现准确投切,在非理想运行条件下易造成过补或无法投入。
1.2JKFA型户外式低压无功补偿箱
该补偿箱以无功功率和电压为控制参量进行复合控制,无投切振荡和补偿死区;采用固体开关和交流接触器并联程序控制投切,控制器具有RS2232通信接口,能利用便携式电脑读取当前各相电压、无功,总有功、cosΥ、以及电容器投入时间等参数,无历史数据存储功能。JKFA无功补偿箱有两种安装方式,一种方式将低压线直接串进接入补偿箱,TA布置在补偿箱中。该接线方式的优点是接线简单,低压线路开断后只需引下7根导线(6根相线、1根零线),通过铜铝线夹接至补偿箱桩头,无二次连接线;缺点是将低压导线断开时,必须选择在耐张杆上安装。另一种安装方式是将装置分别接入电压线、电流线,3只户外式TA在线路上穿过,其二次电流线按照同一极性引出至补偿箱内,4根电压线同时从低压杆上引下,安装点容易选择,而接线较复杂,杆上接线对电流极性要求严格。在负荷较重的南郊村安装了2台JKFA无功补偿箱,1台为45kvar,1台为90kvar。使用中发现,负荷基本集中在变压器杆周围,由于受安装条件的限制,无功补偿箱后段线路无功负荷达不到启动点,如90kvar电容器安装在变压器台架附近的2号杆上,距配电变压器25m,线路后段无功只有25～28kvar,电容器不能投入使用;而变压器杆第一分支接有2个用户,有功40～50kW,此外电容器杆另一方向的线路负荷有40～60kW,力率均在0.68左右,根据当地负荷特点(24h连续工作,平均cosΥ为0.70,个体私营织布企业生产状况相差不大)和电压状况(电容器投入前为398V),为发挥无功补偿效果,在现场将电容器投入方式临时改为按电压(390～407V)投入,电容器投入后电压达到405V,配变台区下低压网络无功就地平衡,且不存在向10kV系统倒送无功的可能性。另一台45kvar电容器补偿装置,因选择的安装地点无耐张杆,无法开断低压线路,安装时临时采用在原低压线路并接一段大截面导线的方式,在其中串入TA(电流互感器),经估算,TA仅测量了70%的线路电流,计入装置的无功负荷仅23kvar,装置只投入第一组15kvar电容器,通过将装置TA变比由实际3005调为4255,重新运行后,现场自动投入第二组30kavr电容器。投入前cosΥ为0.68,投入15kvar后,cosΥ为0.93,投入30kvar,cosΥ提高到0.99。将自动补偿装置内TA变比适当调高后,二次电流更接近负荷情况,从而使电容器组能够充分发挥作用。
1.3XCJ-1型智能低压无功补偿装置
该补偿装置采用TPM2000型配电监控仪作为电容投切的控制器,功能较多。可测量低压线路的电压、电流、cosΥ、有功、无功、电压电流总畸变率、频率、有功无功电量;能够统计日最大最小电流、电压、功率及出现时刻并统计整点的各相电压、电流、功率、cosΥ等参数和电容器投切次数,可储存2个月的资料,电容器可分相投入。
经过数月的运行观察,通过读取的有关数据分析,XCJ21型智能低压无功补偿装置运行良好。我们将一台60kvar的XCJ21型补偿装置安装在距变压器(177408号杆,200kVA)95m处的一条支路上,低压导线型号为LGJ250,电容器投运前,相电压195～205V,每相电流110～120A,三相功率50kW左右,Κ为0.70,电容器投入运行后,發现电容器每天投切8～12次,绝大部分时间是45kvar投入运行,相电压提高到210～220V,Κ提高到0.90～0.95,电流降低了20A,每月可降低400V线路损耗约300kW?h。
2.经验总结及建议
(1)低压无功补偿装置应选用科技含量高、技术先进、质量可靠、功能完善、便于运行维护与分析的智能型设备。
(2)合理选择电容器补偿的安装地点十分重要,应尽量选择在低压台区负荷中心,以取得最佳的就地补偿效果,减少无功潮流在配电网中的长距离传输,达到经济运行的最终目的。
(3)根据市郊地区公用配变的容量、负荷与自然cosΥ情况,应当合理选择低压无功补偿装置的补偿容量,一般以30～60kvar为宜,补偿容量太小难以达到效果,容量选择过大有可能导致一定比例的电容器组发挥不了作用。
(4)无功补偿装置应提供远红外或串行口通信功能,可实现就地抄表,并提供强大的后台软件对历史运行数据进行分析与计算。对电网中存在的少量谐波源负荷,在电容器投入后要求智能化补偿装置能比较准确的计算出负荷的谐波含量与变化情况,对出现谐波超标严重的情况应当立即自动切除电容器组,保护装置安全可靠运行。
(5)为了便于安装,TA可采用穿过与正线并联导线的安装方式,在软件中根据电流分配关系调整TA变比值,在不开断导线的同时,同样能达到判断实际负荷电流目的;或选用成本较高的钳型电流夹式互感器。
(6)电流型无功补偿装置建议厂家在软件中对TA设计一电子开关,在电流极性方向有误时能够判别并自动纠正,使安装中TA接反或配变改造时不需停电处理。
(7)由于配电网负荷普遍存在三相负荷不平衡情况,建议在负荷较大的配变台区安装具有分相投切的无功补偿装置,根据“取平补齐”原则,以222共补2～4组、分补1～2组为宜。
(8)为便于配电部门以后的运行维护,要求厂家将无功补偿箱及附件锁采用通用钥匙,手持式数据采集器须能够采集超过20组以上的多路装置运行存储数据。
(9)无功补偿箱体上的电容器投切指示灯,建议统一安装在箱体下方,且应选用高亮度指示灯,否则白天肉眼无法看清电容器运行状况,建议生产厂家设计时予以改进及完善。
(10)低压配电网具有分布范围广、节点多、负荷特性不一、负荷变化大等特点,以往根据估计与人工短时测量的方法对低压配电网进行监视,安全性、可靠性与准确度均较低,无法了解各相有功、无功负荷的变化情况。根据目前配电网络的运行管理需要,无功补偿设备也应具有先进的数据采集与储存分析功能,通过高速率采样,监测电网各种交流量并整点记录,便于对电网无功补偿效果进行总结与分析。
【关键词】配电网络;无功补偿;运行分析;电能质量
1.运行情况
1.1JKY电压型无功补偿装置
该装置安装接线方便,电容器根据电网运行电压投切,程序设定电网电压在175～198V时电容器全部投入,电压在198～235V时根据电压变化情况,实现电容器分组投切。该装置具有RS2232通信接口,也可进行远红外数据通信。由于电压型无功补偿装置是根据电压波动来决定电容器投切,所以宜安装在自然cosΥ比较低且负荷稳定的地方,运行中应对安装点的电网电压和负荷情况进行定期监测。对于运行负荷变化大的安装地点,补偿装置投入启动电压的设置须在地面经常修改,运行维护不太方便。且在电网电压波动较大的情况下,装置投入启动电压的选择比较困难,选择不当可能发生无功补偿装置恒投、恒切的不良后果。由于装22212Υ置未对运行电流进行采样分析计算,无法计算低压线路的实际无功情况,仅以运行电压来间接反映电网无功负荷变化情况,电容器组无法实现准确投切,在非理想运行条件下易造成过补或无法投入。
1.2JKFA型户外式低压无功补偿箱
该补偿箱以无功功率和电压为控制参量进行复合控制,无投切振荡和补偿死区;采用固体开关和交流接触器并联程序控制投切,控制器具有RS2232通信接口,能利用便携式电脑读取当前各相电压、无功,总有功、cosΥ、以及电容器投入时间等参数,无历史数据存储功能。JKFA无功补偿箱有两种安装方式,一种方式将低压线直接串进接入补偿箱,TA布置在补偿箱中。该接线方式的优点是接线简单,低压线路开断后只需引下7根导线(6根相线、1根零线),通过铜铝线夹接至补偿箱桩头,无二次连接线;缺点是将低压导线断开时,必须选择在耐张杆上安装。另一种安装方式是将装置分别接入电压线、电流线,3只户外式TA在线路上穿过,其二次电流线按照同一极性引出至补偿箱内,4根电压线同时从低压杆上引下,安装点容易选择,而接线较复杂,杆上接线对电流极性要求严格。在负荷较重的南郊村安装了2台JKFA无功补偿箱,1台为45kvar,1台为90kvar。使用中发现,负荷基本集中在变压器杆周围,由于受安装条件的限制,无功补偿箱后段线路无功负荷达不到启动点,如90kvar电容器安装在变压器台架附近的2号杆上,距配电变压器25m,线路后段无功只有25～28kvar,电容器不能投入使用;而变压器杆第一分支接有2个用户,有功40～50kW,此外电容器杆另一方向的线路负荷有40～60kW,力率均在0.68左右,根据当地负荷特点(24h连续工作,平均cosΥ为0.70,个体私营织布企业生产状况相差不大)和电压状况(电容器投入前为398V),为发挥无功补偿效果,在现场将电容器投入方式临时改为按电压(390～407V)投入,电容器投入后电压达到405V,配变台区下低压网络无功就地平衡,且不存在向10kV系统倒送无功的可能性。另一台45kvar电容器补偿装置,因选择的安装地点无耐张杆,无法开断低压线路,安装时临时采用在原低压线路并接一段大截面导线的方式,在其中串入TA(电流互感器),经估算,TA仅测量了70%的线路电流,计入装置的无功负荷仅23kvar,装置只投入第一组15kvar电容器,通过将装置TA变比由实际3005调为4255,重新运行后,现场自动投入第二组30kavr电容器。投入前cosΥ为0.68,投入15kvar后,cosΥ为0.93,投入30kvar,cosΥ提高到0.99。将自动补偿装置内TA变比适当调高后,二次电流更接近负荷情况,从而使电容器组能够充分发挥作用。
1.3XCJ-1型智能低压无功补偿装置
该补偿装置采用TPM2000型配电监控仪作为电容投切的控制器,功能较多。可测量低压线路的电压、电流、cosΥ、有功、无功、电压电流总畸变率、频率、有功无功电量;能够统计日最大最小电流、电压、功率及出现时刻并统计整点的各相电压、电流、功率、cosΥ等参数和电容器投切次数,可储存2个月的资料,电容器可分相投入。
经过数月的运行观察,通过读取的有关数据分析,XCJ21型智能低压无功补偿装置运行良好。我们将一台60kvar的XCJ21型补偿装置安装在距变压器(177408号杆,200kVA)95m处的一条支路上,低压导线型号为LGJ250,电容器投运前,相电压195～205V,每相电流110～120A,三相功率50kW左右,Κ为0.70,电容器投入运行后,發现电容器每天投切8～12次,绝大部分时间是45kvar投入运行,相电压提高到210～220V,Κ提高到0.90～0.95,电流降低了20A,每月可降低400V线路损耗约300kW?h。
2.经验总结及建议
(1)低压无功补偿装置应选用科技含量高、技术先进、质量可靠、功能完善、便于运行维护与分析的智能型设备。
(2)合理选择电容器补偿的安装地点十分重要,应尽量选择在低压台区负荷中心,以取得最佳的就地补偿效果,减少无功潮流在配电网中的长距离传输,达到经济运行的最终目的。
(3)根据市郊地区公用配变的容量、负荷与自然cosΥ情况,应当合理选择低压无功补偿装置的补偿容量,一般以30～60kvar为宜,补偿容量太小难以达到效果,容量选择过大有可能导致一定比例的电容器组发挥不了作用。
(4)无功补偿装置应提供远红外或串行口通信功能,可实现就地抄表,并提供强大的后台软件对历史运行数据进行分析与计算。对电网中存在的少量谐波源负荷,在电容器投入后要求智能化补偿装置能比较准确的计算出负荷的谐波含量与变化情况,对出现谐波超标严重的情况应当立即自动切除电容器组,保护装置安全可靠运行。
(5)为了便于安装,TA可采用穿过与正线并联导线的安装方式,在软件中根据电流分配关系调整TA变比值,在不开断导线的同时,同样能达到判断实际负荷电流目的;或选用成本较高的钳型电流夹式互感器。
(6)电流型无功补偿装置建议厂家在软件中对TA设计一电子开关,在电流极性方向有误时能够判别并自动纠正,使安装中TA接反或配变改造时不需停电处理。
(7)由于配电网负荷普遍存在三相负荷不平衡情况,建议在负荷较大的配变台区安装具有分相投切的无功补偿装置,根据“取平补齐”原则,以222共补2～4组、分补1～2组为宜。
(8)为便于配电部门以后的运行维护,要求厂家将无功补偿箱及附件锁采用通用钥匙,手持式数据采集器须能够采集超过20组以上的多路装置运行存储数据。
(9)无功补偿箱体上的电容器投切指示灯,建议统一安装在箱体下方,且应选用高亮度指示灯,否则白天肉眼无法看清电容器运行状况,建议生产厂家设计时予以改进及完善。
(10)低压配电网具有分布范围广、节点多、负荷特性不一、负荷变化大等特点,以往根据估计与人工短时测量的方法对低压配电网进行监视,安全性、可靠性与准确度均较低,无法了解各相有功、无功负荷的变化情况。根据目前配电网络的运行管理需要,无功补偿设备也应具有先进的数据采集与储存分析功能,通过高速率采样,监测电网各种交流量并整点记录,便于对电网无功补偿效果进行总结与分析。