王富勇，黃 朵

（福建電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院，福建 泉州 362000）

2018年4月29日，國網(wǎng)公司正式實(shí)施新一輪農(nóng)網(wǎng)改造升級工程。無論是小城鎮(zhèn)（中心村）電網(wǎng)改造升級，還是村村通動力電工程，以及提高東中部地區(qū)農(nóng)村電網(wǎng)發(fā)展水平、推進(jìn)西部及貧困地區(qū)農(nóng)網(wǎng)供電服務(wù)均等化等，其目的都是為了提高供電質(zhì)量，使電力公司供電能力和服務(wù)水平再上新臺階，更好地服務(wù)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展，實(shí)現(xiàn)至2020年有穩(wěn)定可靠的供電服務(wù)全覆蓋，農(nóng)網(wǎng)供電可靠率達(dá)99.88%、綜合電壓合格率達(dá)98.45%。

而在農(nóng)網(wǎng)改造升級工程中，結(jié)合用戶用電實(shí)際情況，選擇布置合理的無功電源以平衡無功，不僅可以大大降低供電網(wǎng)絡(luò)電能損耗，提高供電質(zhì)量，還可以減少用戶用電成本和增強(qiáng)企業(yè)用電能效。

1 新一輪農(nóng)網(wǎng)改造升級工程中無功電源的合理使用

1.1 優(yōu)化新一輪農(nóng)網(wǎng)改造升級工程無功電源投入

1.1.1 選擇適當(dāng)?shù)臒o功電源補(bǔ)償無功以穩(wěn)定電壓

電壓作為電能質(zhì)量指標(biāo)之一，其穩(wěn)定性與無功的平衡密切相關(guān)。無功平衡不僅反映了電網(wǎng)不同特性負(fù)載（感性、容性）設(shè)備的電能消耗，也反映了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和運(yùn)行調(diào)節(jié)有待改進(jìn)的方向，并有助于構(gòu)建和諧的供用電生態(tài)環(huán)境。因此，采用一定的無功電源進(jìn)行合理的無功補(bǔ)償對電網(wǎng)無功平衡、改善電壓質(zhì)量尤為重要。

在新農(nóng)網(wǎng)改造升級工程中，應(yīng)選擇一定的無功電源，優(yōu)先無功功率就地平衡，降低損耗，穩(wěn)定電能質(zhì)量。因?yàn)榫偷仄胶庋a(bǔ)償相對于集中、固定補(bǔ)償方式］具有線損率低（可減少20%）、改善用電設(shè)備啟動運(yùn)行條件好、線路供電能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。

1.1.2 農(nóng)網(wǎng)改造升級工程要結(jié)合用戶用電特征配置無功電源

（1）對居民生活集中臺區(qū)，宜采用在配電變旁安裝電容器集中補(bǔ)償，但對負(fù)載率高、長線路可在中間架設(shè)電容器分散補(bǔ)償。

（2）對工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)集中臺區(qū)，憑據(jù)其申報(bào)容量及其用電性質(zhì)加強(qiáng)功率因數(shù)考核，尤其對單臺5kW及以上設(shè)備要求采用分散、就地補(bǔ)償方式。為防止大功率設(shè)備（10kW以上）啟動電流對線路、設(shè)備及電容器補(bǔ)償裝置產(chǎn)生的負(fù)荷沖擊和電壓波動，建議采用降壓啟動裝置。

（3）農(nóng)網(wǎng)改造時加強(qiáng)對公用變配備電容器柜的同步設(shè)置與功率因數(shù)考核，提高無功補(bǔ)償設(shè)備的利用率，也為從管理上強(qiáng)化無功平衡和電壓穩(wěn)定。

1.1.3 農(nóng)網(wǎng)應(yīng)根據(jù)“分級補(bǔ)償、就地平衡”的原則，優(yōu)先考慮隨機(jī)就地補(bǔ)償

在低壓動力用電設(shè)備附近直接安裝補(bǔ)償用電力電容器，電容器與電動機(jī)供電回路并聯(lián)，如圖1所示，通過電壓傳感器控制而就地進(jìn)行對電容器的自動投切，就地供給電機(jī)所需無功，使電能交換距離達(dá)到最短有效值。因在線路相同條件下，線路損耗與電流平方成正比，所以可最大限度地降低線路電流。

圖1 電容器與電動機(jī)直接并聯(lián)

1.1.4 無功電源中電容器的選擇與使用

“井井通電”“村村通動力電”的同時，采用電力電容器隨機(jī)就地補(bǔ)償，不僅節(jié)能效果最好，用電無功失衡問題也得到有效解決，尤其在農(nóng)村抽水用電高峰等感性負(fù)荷較重時節(jié)，合理、準(zhǔn)確地投入電力電容器補(bǔ)償，無功平衡效果更為明顯，并可直接提高末端電壓。

（1）并聯(lián)電容器容量以配電變?nèi)萘繛樵瓌t。在0.4kV低壓配電臺區(qū)廣泛采用并聯(lián)電容器，其容量配置原則：一般按照配電變?nèi)萘康?0%～40%左右進(jìn)行，通常200kVA及以下的配電變按15%配置實(shí)用效果明顯，例如容量為100kVA的配電變，若按15%比例配置電容器的容量為15kvar。

（2）并聯(lián)電容器容量優(yōu)先采用自動投切補(bǔ)償。按照配電變的負(fù)荷情況，區(qū)分直接與自動補(bǔ)償形式來增加或減少電容器容量，防止過補(bǔ)償與欠補(bǔ)償?shù)陌l(fā)生。實(shí)踐表明，自動投切方式不僅及時快速，而且可達(dá)到最佳的功率因數(shù)提高效果。

（3）優(yōu)化補(bǔ)償電容器組的組數(shù)和投切時間。補(bǔ)償電容器組數(shù)，應(yīng)以正常投運(yùn)時，電容器的利用率高、補(bǔ)償效果好為前提，做到既安全又經(jīng)濟(jì)。一般，自動投切延時以每組電容器30s左右運(yùn)行時間為參考、功率因數(shù)設(shè)置在0.85～0.95之間。

1.2 重視農(nóng)網(wǎng)改造升級“兩通”工程中三相負(fù)荷平衡

（1）為促進(jìn)農(nóng)村創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)、持續(xù)推進(jìn)“雙創(chuàng)”全面發(fā)展，新一輪農(nóng)網(wǎng)改造升級工程中，“兩通”工程已在農(nóng)網(wǎng)全面展開?！皟赏ā奔础熬姟薄按宕逋▌恿﹄姟薄？紤]到“井井勞力化”和“村村單相電”模式遍布于農(nóng)村，“村村通動力電”后出現(xiàn)的首要問題就是三相不平衡，由此會造成無功失衡、低電壓和農(nóng)網(wǎng)損耗增加。

（2）“村村通動力電”可大力推進(jìn)農(nóng)村電商、家庭生產(chǎn)貿(mào)易等三相用電設(shè)備的使用，但較多三相用電設(shè)備的投入，再加上農(nóng)網(wǎng)中存在有大量的感性負(fù)荷，如電動機(jī)、電冰箱、空調(diào)等，這些感性負(fù)荷會消耗大量的無功功率，引起線路電壓損失增大和嚴(yán)重的無功失衡現(xiàn)象，特別是電弧爐、電焊機(jī)、車床等沖擊性無功負(fù)荷，還會產(chǎn)生電壓劇烈波動，無功失衡和波動低電壓時有發(fā)生。

（3）農(nóng)網(wǎng)改造升級過程中，應(yīng)充分加強(qiáng)三相負(fù)荷平衡分析。改造升級時要充分考慮臺區(qū)用戶分布、季節(jié)性用電、峰谷用電等特征，通過電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)和排查三相不平衡臺區(qū)線路，并對用戶負(fù)荷種類、大小進(jìn)行分析，加強(qiáng)臺區(qū)三相電流測量及負(fù)荷調(diào)整，投入無功電源，強(qiáng)化無功補(bǔ)償，確保臺區(qū)用戶電壓合格水平和電能質(zhì)量穩(wěn)定。

三相平衡實(shí)例分析如下：

假設(shè)三相供電線路負(fù)荷不平衡分配：A相：P+jQ；B相：0.6P+j0.6QC相：1.4P+j1.4Q

電網(wǎng)電壓降落△U和有功損耗△P的計(jì)算式分別如下：

則由式（1）（2）可計(jì)算得 A、B、C 三相電壓降落和有功損耗分別為：

即A、B、C三相電壓降落比和功率損耗比分別為1∶0.6∶1.4和1∶0.36∶1.96，可見重載線路C相電壓降落大、功率損耗大，輕載線路B相電壓降落小、功率損耗小。由此可見，三相不平衡將造成線路電能質(zhì)量嚴(yán)重下降，直接影響運(yùn)行安全。

2 改造升級工程中無功電源使用應(yīng)注重信息化和新型智能化

2.1 強(qiáng)化無功電源與電能信息采集系統(tǒng)的融合

農(nóng)網(wǎng)改造升級時，應(yīng)強(qiáng)化用電信息采集系統(tǒng)的覆蓋，合理布置投入無功電源，充分利用采集系統(tǒng)在線監(jiān)測功能，進(jìn)行無功、電壓監(jiān)測分析，并對臺區(qū)用戶隸屬關(guān)系核查，分析線損異常和竊電發(fā)生臺區(qū)。

農(nóng)網(wǎng)改造升級后，應(yīng)開展臺區(qū)無功平衡分析和線損日采集工作，提高臺區(qū)日線損合格率；成立供電所采集運(yùn)維組，通過采集系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)每周臺區(qū)無功補(bǔ)償率和日線損合格率等完成情況，及時對已全覆蓋、全采集但營銷系統(tǒng)與采集系統(tǒng)表計(jì)數(shù)不一致臺區(qū)進(jìn)行整治。

農(nóng)網(wǎng)改造升級后，充分利用采集平臺，對采集成功率較高但無功失衡嚴(yán)重、日線損高損或波動的臺區(qū)，通過采集平臺日電量明細(xì)，電能量進(jìn)行分析、對電量異常用戶，作為現(xiàn)場普查依據(jù)。對負(fù)損臺區(qū)核查是否終端表故障、接線錯誤或接觸不良等。

2.2 強(qiáng)化新型智能無功電源的使用

新型數(shù)字低壓無功補(bǔ)償裝置在不新增配電變壓器、不改造低壓線路的情況下，可有效的解決農(nóng)村配變臺區(qū)低壓線路中末端無功失衡問題。在農(nóng)網(wǎng)改造升級工程中可將低電壓無功補(bǔ)償裝置直接串聯(lián)在高峰時期電壓最低的位置，有效解決無功失衡問題，并通過高頻斬波的原理對農(nóng)網(wǎng)無功進(jìn)行實(shí)時反饋和信息優(yōu)化。

2.3 強(qiáng)化無功電源布置與新能源工程的對接

農(nóng)網(wǎng)改造升級過程中，應(yīng)同步加強(qiáng)對新能源工程的投入與接網(wǎng)管理。如工廠企業(yè)及家庭光伏并網(wǎng)問題，盡可能優(yōu)化新能源發(fā)電點(diǎn)的分布，減少因容量小、分布廣、可調(diào)節(jié)性差等造成的對農(nóng)網(wǎng)改造及未來調(diào)控的影響。關(guān)注光伏接網(wǎng)用戶并網(wǎng)點(diǎn)周圍電壓水平的管理，布置電壓監(jiān)測點(diǎn)，根據(jù)需要配置一定的無功電源，以平衡補(bǔ)償無功，改善電壓質(zhì)量。

3 結(jié)語

至2020年，國網(wǎng)公司將全面建成“一強(qiáng)三優(yōu)”現(xiàn)代公司，建成具有卓越競爭力的世界一流能源互聯(lián)網(wǎng)取得重大進(jìn)展。因此，在農(nóng)網(wǎng)中分析無功失衡問題，采用無功電源進(jìn)行合理的無功補(bǔ)償，將有利于生態(tài)型節(jié)能型農(nóng)網(wǎng)建設(shè)，構(gòu)建良好的供電用電和諧關(guān)系，并大幅提高電能在農(nóng)村家庭能源消費(fèi)中的比重。