用電側(cè)負(fù)荷功率因數(shù)維持多少好

1、用電側(cè)負(fù)荷功率因數(shù)維持多少好how mach should power factor of dema nd side maintain朱軍飛，唐寅生，周全仁（湖南電力調(diào)度通信中心湖南長沙410007）摘要：用電側(cè)負(fù)荷功率因數(shù)維持多少好？這是一個(gè)既關(guān)系到用戶，也關(guān)系到全網(wǎng)安全、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的 重要問題。從電網(wǎng)安全優(yōu)質(zhì)經(jīng)濟(jì)需要岀發(fā)，考慮補(bǔ)償技術(shù)及電子技術(shù)發(fā)展的實(shí)際情況，提岀了無功要做到就地平衡，用電側(cè)負(fù)荷功率因數(shù)維持1.0好的看法，并用實(shí)例說明了正確性。同時(shí)提出關(guān)于維持用電側(cè)負(fù)荷功率因數(shù)1.0的技術(shù)政策建議。關(guān)鍵詞：功率因數(shù)；無功；優(yōu)化；線損；電壓0前言用電側(cè)負(fù)荷功率因數(shù)是用戶從電網(wǎng)中使用有功的

2、同時(shí)使用多少無功的指標(biāo)體現(xiàn)。它是一個(gè)既關(guān)系到用電側(cè)，也關(guān)系到全網(wǎng)安全、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要的用電指標(biāo)。用電側(cè)負(fù)荷功 率因數(shù)保持多少好？尚無統(tǒng)一的認(rèn)識，討論研究的也甚少，目前我國執(zhí)行的幾乎是幾十年不變的低功率因數(shù)考核政策，人們的認(rèn)識也存在誤區(qū)，這是造成我國電網(wǎng)線損高和電壓質(zhì)量差的根本原因。筆者從研究 10500 kV電網(wǎng)的無功優(yōu)化17問題中得出結(jié)論：無功要做到就地 平衡，用電側(cè)負(fù)荷功率因數(shù)維持1.0好。下面以1個(gè)110 kV電網(wǎng)的無功優(yōu)化結(jié)果說明結(jié)論El ：500kV®站無功圖掘14B+j4S3«120 147+j4S U2kV的正確性。1用電側(cè)負(fù)荷力率低形成了長距離輸 送無

3、功潮流局面如用戶有功負(fù)荷為100萬kW功率因數(shù)按®2：220 kV變電站無功潮瀟112 6kV 2«31 510.SkV0.85 0.9計(jì)算，就有 4862萬KVAR的無功 負(fù)荷需要由電網(wǎng)供給，而變電站又沒有無功 提供，它裝的電容器只補(bǔ)償變壓器的無功損 失，因此，形成了無功的長距離輸送局面。ICO 26+j 1222.6+jl2.2(4.7)22-&+jl2(4 5)Ml、 0(J7.5)： 110It®電站無功潮疣圖1、2、3是我國電網(wǎng)長距離輸送無功 潮流典型圖例（不是同一時(shí)刻潮流；單位： MVA）。這是造成電網(wǎng)線損高和電壓質(zhì)量差的根 本原因。圖3括弧中

4、的數(shù)據(jù)是投入7.5Mvar后的潮流。2用電側(cè)負(fù)荷功率因數(shù)維持1.0可以 降損穩(wěn)壓110kV團(tuán)山地區(qū)無功優(yōu)化前、 后潮流計(jì)算結(jié)果可以充分說明結(jié)論的正確性。（計(jì)算網(wǎng)絡(luò)含220 kV、110kV變壓器和110kV線路）表1:大方式110 kV變電站和用戶無功負(fù)荷優(yōu)化結(jié)果單位：MVA用戶名稱淦田淦牽錄口楊家?guī)X慶云山東湖南華山張家園601331負(fù)荷初值3.2+j1.6 12+j 6.013+j8.01.0+j0.512.1+j6.220.6+j12 7.3+j4.8 25.2+j13 21.8+j1210+J5.0126.2+J69.1變電站負(fù)3.2+j0.4412+j0.20 13-j0.861.0+

5、j0.1912.1-j0.520.6-j1.37.3-j0.1425.2-j2.321.8+j0.110+j0.09 126.2-J1.99荷優(yōu)化用戶無功3.2+j012+j013+j01.0+j012.1+j020.6+j07.3+j025.2+j021.8+j010+j0129.2+J0負(fù)荷優(yōu)化表2 :大方式優(yōu)化前后電壓咼電壓低電壓優(yōu)化前115 kV113 kV優(yōu)化后115 kV114 kV表3:優(yōu)化前、后線損降低表110kV網(wǎng)損220kV變壓器運(yùn)行方式損失總計(jì)線路變壓器合計(jì)(MW(MW(MW(MW(MW潮流0.430.280.710.2700.98最大 優(yōu)化0.330.180.510.2

6、000.71差0.100.100.200.0700.27-%23.335.7128.1625.9327.55從圖4、5 （單位：MVA看出，優(yōu)化前等值在110 kV變電站10 kV母線上用戶無功負(fù)荷總量為69.11Mvar。系統(tǒng)經(jīng)220變壓器需要送出 126.81+j58.8 MVA，再經(jīng)110 kV線路和 變壓器送到用戶。優(yōu)化后，用戶無功負(fù)荷總量為0，做到了就地平衡，220變壓器送出的功率為126.67- j1.07 MVA 。通過變壓器和線路中的無功減少了，電流小了；同時(shí)，電網(wǎng)的優(yōu) 化無功補(bǔ)償使得每條線路都有一個(gè)無功分點(diǎn)且在本線中點(diǎn)，就每條線路而言，似直流線路。過剩無功也不會流入 10 k

7、V網(wǎng)絡(luò)，這就是降損和提高電壓質(zhì)量的原因。大負(fù)荷方式優(yōu)化情況 見表1 3。3用電側(cè)負(fù)荷 功率因數(shù)維持1.0是做好全網(wǎng)AVC的基礎(chǔ)自動電壓控制（AutomaticVoltage Co ntrol，AVC是指在自動裝 置的作用和給定電 壓的約束條件下，發(fā) 電廠（機(jī)）的勵磁， 變電站和用戶的無 功補(bǔ)償裝置的出力 以及變壓器的分接 頭都能自動的進(jìn)行淥口1 1313- j0.8淦田1153.2 +j 0.2U o31 o J-31 CO d126.67-j1.07220kV33160111311561 0+j0.0 221. 8+j0.1kvoJo .91 o楊家?guī)X1 15130 +j 0. 19Joo

8、CO .2南華山91 1507.3 2- J0.1J41220.66+j0.620.67-j0.61東湖8115020. 63=J1. 30表1:大方式110 kV變電站和用戶無功負(fù)荷優(yōu)化結(jié)果單位：MVA淦牽1 1512+J0.0 2圖4:優(yōu)化潮流張家園慶云山1 151 152 5. 2- j2.2 812. 07=J0. 5220kV10kV維持1.0是做好全 網(wǎng)AVC的基礎(chǔ)。126.81+j58.84用電側(cè)負(fù)荷 力率維持1.0對 用戶也有好處(1) 保證電壓質(zhì)量 電網(wǎng)中沒有無功長距離輸送，減小 了電網(wǎng)首、末兩端和 白天、黑夜之間的電 壓波動，電壓維持在 額定值附近運(yùn)行。(2) 可以較快收回

9、 投資成本，獲取效益淥口1141 3+j7.0淦牽1131 2+J4.0o OQ_j-rO .324 8.3316011131151 0+j2.0 21. 8+j1圖5:初始潮流2j01楊家?guī)X1 150. 1.0 +j 0. 47.33110kV南華山51 1452-j3.0+12張家園1 142 5. 17+j 12.020.66+j10.7120.69+j10.61慶云山1 1412. 07+j 5. 0調(diào)整，使其注入電網(wǎng)的無功，逐漸接近電網(wǎng)要求的最優(yōu)值，從而使全網(wǎng)有最優(yōu)或接近最優(yōu)的 無功電壓潮流，達(dá)到全網(wǎng)電壓好和線損低的目的。自動控制和全 網(wǎng)最優(yōu)無功潮流是 AVC的兩個(gè)特征。用 電側(cè)負(fù)荷

10、功率因數(shù)在用戶側(cè)安裝電容器可實(shí)現(xiàn)無功就地補(bǔ)償。電容器價(jià)格較低，同時(shí)，考慮到提高功率因數(shù)有獎勵政策，所以安裝電容器可以較快收回投資成本，獲取效益。例如，用電負(fù)荷為10MW用戶，功率因數(shù)從 0.85提高到1.0需要增加電容器6.4Mvar。用密集型電容器，加開關(guān)、小電抗、可控電抗器和安裝費(fèi)約80萬元。而功率因數(shù)從 0.85提高到1.0，扣減電費(fèi)為3%全月可獲益約 3.9萬元，20個(gè)月即可收回。而電容器的折舊 年限在10年以上。5維持用電側(cè)負(fù)荷功率因數(shù)1.0的技術(shù)條件已經(jīng)具備基于MCR勺SVC磁控電抗器(Magnetically Con trolled Reactor-MCR) 8.8與電容器組成的

11、靜止補(bǔ)償裝置 SVC( Static Var Compe nsate)，可以使無功輸出得到平滑、且大范圍的調(diào)節(jié)，完全可以準(zhǔn)確的控制用電力率。電子計(jì)算機(jī)的計(jì)算、通信、控制和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，可以作到實(shí)時(shí)測量、傳輸和準(zhǔn)確 控制。6關(guān)于維持用電側(cè)負(fù)荷功率因數(shù)1.0的技術(shù)政策建議(1)繼續(xù)貫徹現(xiàn)行的“功率因數(shù)調(diào)整電費(fèi)辦法”為適應(yīng)高電壓大容量電網(wǎng)的迅速發(fā)展，進(jìn)一步學(xué)習(xí)認(rèn)識提高用電功率因數(shù)的意義，糾正把用電功率因數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值視為最好值的認(rèn)識誤區(qū)，利用一切形式積極宣傳和引導(dǎo)用戶提高用電功率因數(shù)。(2) 一年內(nèi)積極試點(diǎn)在一年內(nèi)，選取不同類型用戶，采用基于MCR勺SVC技術(shù)進(jìn)行提高力率的試點(diǎn)工作。(3 )三年目標(biāo)用考

12、核用戶功率因數(shù)(或注入電網(wǎng)無功)的實(shí)時(shí)值法代替現(xiàn)行的月功率因數(shù)加權(quán)平均值法。采樣周期不得大于 1分鐘。月結(jié)算。減收或增收電費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)不變。400V或用電在50kVA及以下的10kV用戶均考核功率因數(shù)。用電在10kV、50kVA以上或在10kV以上電網(wǎng)用電的用戶考核其注入電網(wǎng)無功實(shí)時(shí) 值最優(yōu)法。減收或增收電費(fèi)辦法可參照功率因數(shù)的減收或增收電費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)。(4 )五年發(fā)展功率因數(shù)(或注入電網(wǎng)無功實(shí)時(shí)值)達(dá)不到 1.0 (或要求值)的要增收電費(fèi)。其余按三 年標(biāo)準(zhǔn)。7參考文獻(xiàn)1 李福存，超高壓交流輸電系統(tǒng)無功經(jīng)濟(jì)運(yùn)行問題R.北京：中國電力科學(xué)研究院，1998。2 唐寅生，超高壓電網(wǎng)感性無功功率補(bǔ)償設(shè)計(jì)方法，電網(wǎng)技術(shù)，1996,4 : (3839).3 唐寅生，周全仁，馮 輝。110kV常德電網(wǎng)自動電壓控制(AVC研究。電力設(shè)備，2001，2.3 : (5458).4唐寅生，周全仁，周鐵強(qiáng)，湖南50