——从桐柏电网提高功率因数谈起

　　随着经济的日益发展,电力需求不断提高，现代用电企业中，在数量众多、容量大小不等的感性设备连接于电力系统中，以致电网传输功率除有功功率外，还需无功功率。功率因数是决定发供电系统经济效益的一个极为重要的因素,它直接反映了系统中有功功率与无功功率的分配,对于发供电系统来说,对负荷不但要求有高的负荷率,而且也要求有高的功率因数。

　　根据《电力系统电压和无功电力技术导则》5.9规定，电力用户的功率因数应达到下列规定：高压供电的工业用户和高压供电装有带负荷调整电压装置的电力用户，功率因数为0.90以上，趸售和农业用电，功率因数为0.80以上。

　　我局位于南阳电网的末端，负荷类型多为矿山、化工和农电为主。根据我局2008年的统计分析，桐柏电网的功率因数平均只为0.85，虽然能满足农业用电的需要，但对于高压供电的工业用户来说显然达不到要求，离我局真正成为省级一流供电企业还有不小的差距，众所周知：无功补偿设备提供必要的无功功率，以提高系统的功率因数，降低能耗，改善电网电压质量。

　　一、原因分析

　　为配合我局争创“一流”供电企业，使其达到一流县供电企业对电网硬件的标准和要求，我局陆续新建或改建了12个变电站为综合自动化站，达到了无人值班变电站的要求。全部设备达到“五遥”功能，调度能实现远方对变电站设备进行遥控操作，各项数据能实现实时遥测，调度自动化也顺利通过了省级调度自动化验收，这为我们制定出切实符合我局实际情况的方案并顺利组织实施并达到设定的目标奠定了坚实的基础。

　　我局在未进行综自改造前，变电站无功调压投切电容器实时性差，变电站人员主要根据显示的电压手动执行投切电容器。由于负荷受时段负荷波动的影响，导致电网电压偏移幅度增加，要求调节的实时性较大。而大部分变电站无功平衡的自动控制未完善，自动化程度差，无法实现对无功电压进行实时调节，导致功率因数偏低。综合分析看来，造成电网功率因数低的主要原因是：

　　1、变电站未装设功率因数表或功率因数表不准确；

　　2、电压过高或过低时没有相应的提示信号；

　　3、补偿无功方法只是投退电容，没有根据负荷潮流变化、母线电压、有功、无功功率和功率因数的变化等诸多因素合理安排电容器的投切；

　　4人员实时监控电压变化时效性差。

　　二、制定方案

　　提高功率因数问题的实质就是减少用电设备的无功功率需要量。为了最大限度地减少无功功率的传输损耗，提高输配电设备的效率，无功补偿设备的配置，应按照总体平衡与局部平衡相结合、集中补偿与分散补偿相结合，降损与调压相结合的原则，实现就地补偿，就地平衡。各变电站的功率因数调度要随时掌握，根据《电压无功技术导则》按照无功电力分层就地平衡的原则，无功补偿容量配置应达到主变压器容量的10%-30%。供电电压超出规定范围也会对功率因数造成很大的影响，当人员注意到电压不合格，采取调压措施，实施电容投切时，往往电压已经在不合格范围内运行了一段时间，无法实现动态无功调压，应该把各站母线电压控制在合格范围内，把功率因数和无功功率相配合投退电容，解决以前存在投上过补，切下欠补的问题。同时对于10KV线路电容器，我们要求有关部门全部投入，以尽量达到无功就地补偿的要求。

　　三、组织实施

　　在我局新建或改建的12个综合自动化变电站工程中，把各综自变电站各段母线电压、各回路电流、有功功率、无功功率、各站电容器无功补偿功率和主变高、中、低压侧功率因数等主要数据通过光纤全部上传至调度的一次系统图中，各项数据能实现实时遥测，充分发挥调度自动化的“五遥”功能，实现远方对变电站电容器遥控投切，为确保各站母线电压控制在合格范围内（10kv用户的电压允许偏差值，为系统额定电压的±7%，35kv电压变动幅度，应不大于系统额定电压的10%），调度自动化设置了母线电压不合格语音报警，当电压过高或过低时提醒值班调度员注意。我们根据各变电站负荷潮流变化、母线电压、有功、无功功率和功率因数的变化等诸多因素合理安排电容器的投切（如表所示），防止欠补或过补现象的发生，变电站主变压器的有载调压经济效果首先建立在电网无功就地平衡的基础上，经济调压切实做到先合理投切电容器组，后适当调整主变分接头，合理调整变压器分接头，以达到功率因数和电压的平衡。采用“逆调压”的方法合理调节变压器档位，当电网负荷高峰时，调整有载调压开关分接头位置，把母线电压提高到10.5kV左右；在低谷时把母线电压调低到10.2kV左右，这样就可以把电压波动范围控制在2-5%之间，不仅保证了母线电压，而且也保证了10kV配电线路末段和配变二次出口电压在合格范围。变压器消耗无功的主要成份是它的空载无功功率，它和负载率的大小无关。因而，为了改善电力系统的功率因数，变压器不应空载运行或长其处于低负载运行状态。有两台主变的变电所，由于变压器之间技术特性存在差别，以及变压器的有功损耗和无功损耗是随着负荷成非线性变化的，经过精确计算，我们将变压器经济运行方式的临界运行区确定下来，调度值班员密切注意负荷变化，随时调整变压器的运行方式，将电网上变压器的损耗降至最低。经过以上的措施，即保证了35kV、10kV母线的电压合格率，降低了网损，又使主变高压侧功率因数均在0.95左右。

　　电压和无功与电容器的配置表

　　　四、效果检查

　　根据方案从2009年3月到12月将近一年的实施情况来看，效果还是很显著的，据有关的统计数据表明，电网的平均功率因数已由以前的0.85提高到0.95，达到预期效果。对桐柏电网的贡献表现为：

　　1、提高设备的利用率。

　　对于原有供电设备来讲，在同样有功功率下，因功率因数的提高，负荷电流减少，因此向负荷传送功率所经过的变压器、开关和导线等供配电设备都增加了功率储备，从而满足了负荷增长的需要。

　　2、降低系统的能耗

　　我们通过计算：补偿前后线路传送的有功功率不变，当功率因数从0.70～0.85提高到0.95时,可求得有功损耗将降低20%～36%。我们曾在试点线路做过测试，10KV线路功率因数为0.85时，线路电流为40A，当线路功率因数达到0.95时，线路电流为相同值时，线损降为原来的0.649倍，即降损在三分之一，效果明显。

　　3、改善电压质量。

　　变电站母线电压合格率都是100%，合理补偿无功功率,有利于线路末端电压的稳定，有利于大电动机的起动。