无功分布调节与降损

无功分布调节与降损

何伟龙

广东电网梅州丰顺供电局

摘要：线损是电力部门一项综合性的经济技术指标，不但反映了电网结构和运行方面的合理性，而且反映了电力企业的技术水平和管理水平。本文概述了线损的概念，分析系统传输的无功功率对线损的影响，结合丰顺电网实际情况，从调度运行方面出发，提出降损措施，并对存在问题提出建议。

关键词：无功功率；调度运行；降损

前言

电能从生产到被用户使用，需经过电网的层层传输，而线损是电能在传输过程中所产生的有功电能、无功电能和电压损失的总称（在习惯上常称为有功电能损失）。电网的线损按性质可分为技术线损和管理线损。技术线损又称为理论线损，它是电网中各元件电能损耗的总称。管理线损是由计量设备误差引起的线损以及由于管理不善和失误等原因造成的线损。

根据线损产生的原因，降损措施各有不同，其中在调度运行中最常用、最有效的降损节能技术措施之一是无功分布调节。它是借助于无功补偿设备提供必要的无功功率，以提高电网的功率因数，或者通过变压器分接头及改变系统运行方式来改变无功功率分布，使系统中传输的无功功率降低，从而达到降低损耗的目的。

1.线损的概念及产生线损的原因

1.1线损的概念

发电厂发出来的电能，通过输变电和配电设备供给用户使用。电能在电力网输送，变压，配电的各个环节中，有一部分损耗，主要表现在电网元件如导线，变压器，开关设备，用电设备发热，电能变成热能散发在周围空气中，另外，还有管理方面的因素造成的电能流失等等。线损是电能在电力网传送，分配过程中客观存在的物理现象。

1.2产生线损的原因

电能在传输过程中产生线损的原因有以下几方面：

（1）电阻作用：线路的导线，变压器，电动机的绕组，都是铜或者铝材料的导体。当电流通过时，对电流呈现一种阻力，此阻力称为导体的电阻。电能在电力网传输中，必须克服导体的电阻，从而产生了电能损耗，这一损耗见之于导体发热。由于这种损耗是由导体的电阻引起的，所以称为电阻损耗，它与电流的平方成正比。变压器，电动机等绕组中的损耗，又习惯称之为铜损。

（2）磁场作用：变压器需要建立并维持交变磁场，才能升压或降压。电动机需要建立并维持旋转磁场，才能运转而带动生产机械做功。电流在电气设备中建立磁场的过程，也就是电磁转换过程。在这一过程中，由于交变磁场的作用，在电气设备的铁芯中产生了磁滞和涡流，使铁芯发热，从而产生了电能损耗。由于这种损耗是在电磁转换过程中产生的，所以称之为励磁损耗，它造成铁芯发热，通常又称之为铁损。

（3）管理方面的原因：由于供用电管理部门和有关人员管理不够严格，出现漏洞，造成用户违章用电和窃电，电网元件漏电，电能计量装置误差以及抄表人员漏抄，错抄等而引起的电能损失。由于这种损耗无一定规律，又不易测算，故称为不明损耗。不明损耗是供电企业营业过程中产生的，所以又称为营业损耗。

2.系统传输的无功功率对线损的影响

有功功率与无功功率在电网中传输都产生电能损耗。只有发电机才能提供有功电源，所以用户消耗的有功功率必须从发电端传输至用户端；无功电源除发电机外，还有电容器组、电抗器组、调相机、静止补偿器等，这些设备可以在电网任何一节点安装补偿。所以，一般只讨论系统传输的无功功率对线损的影响。

电能损耗计算公式为

或

式中：、为第i段线路上通过的电流和本段的导线电阻，Ω；、为第i段线路上通过的有功和无功功率；为第i段线路上与（、）同一节点的电压；m为该条配电线上的总段数。

由以上公式可知，在有功负荷一定的情况下，系统中传输的无功功率越小，损耗就越小。因此，本文主要讨论在电网运行中如何进行无功分布的调节，使系统中传输的无功功率达到最优，从而达到降损的目的。

3.无功分布调节的主要手段

无功分布调节的主要手段包括调节发电机的无功功率输出、投切电容器（电抗器）、调节变压器的分接头以及改变系统运行方式等。

电网无功补偿的原则是基本上按分层分区和就地平衡原则考虑，并应能随负荷或电压进行调整，保证系统各枢纽点的电压在正常和事故后均能满足规定的要求，避免经长距离线路或多级变压器传送无功功率。

3.1调节发电机的无功功率输出

调节发电机的无功功率输出，不用附加设备，不需附加投资。通过改变励磁电流，可连续调节无功，且可吸可发感性无功。

丰顺电网地处水资源丰富的山区，水电站通过10kV公用配电线路、10kV专线、35kV专线、110kV专线各电压等级并网，可根据就地平衡原则，合理调节各发电厂无功输出，但应注意尽量不向系统反送无功。

3.2投切电容器（电抗器）

在变电站及线路上进行无功补偿的方法有电容器组、电抗器组、调相机、静止补偿器等，较为常用的有并联电容器和并联电抗器。

并联电容器输出无功与电压有关，电压越高，输出无功越大，只发感性无功；并联电抗器输出无功与电压有关，只发容性无功，用于超高压、长距离、轻载线路。两者的优点是投资小，经济性好。两者的缺点是不可连续调节，不能作为动态无功电源。

并联补偿设备的工作原理：重负荷时输出感性无功，就地补偿负荷的感性无功需求；轻负荷时则吸收感性无功。从而降低系统中传输的无功功率而降低线损。

3.3调节变压器的分接头

在系统无功功率富裕的情况下，可以通过调节变压器的分接头改变无功功率分布，使系统中传输的无功功率降低。此方法通常在调压时配合使用。

3.4改变系统运行方式

改变系统运行方式进行无功分布调节，实质上是改变了无功功率流向。但由于正常情况下，系统运行方式相对固定，因此通过改变运行方式进行无功分布调节的方法不太常用。

4.存在问题及建议

4.1存在问题

（1）由于本电网辖区通过10kV公用线路并网的小水电多属径流式水电站，发电曲线极易受天气及上游电站影响，且通常受线径影响，无功调节能力弱。

（2）在进行无功功率调节时，只考虑就地平衡，未考虑整体无功分布。通常在大负荷时降压变电站低压侧无功不足电压降低，小负荷时电压则升高。调度当值经常只考虑本站低压侧无功平衡，通过投切电容器组补偿无功来调节电压，忽略了系统有富裕的无功容量。

4.2对存在问题的建议

（1）因技术原因及线路原因，正常方式运行情况下，不对径流式水电站无功功率作出严格限制；只在事故非正常方式时严格限制其无功功率。正常情况下，严格控制专线电站向系统输送无功。

（2）当系统无功功率富裕而某降压变电站低压侧无功不足时，首选通过调节变压器分接头来调节无功分布，从系统调节无功补偿本站变压器及低压侧无功功率，降低系统传输到下一段线路的无功功率，整体上达到降损目的。

（3）当系统无功严重不足时，可下令水电站多向系统输送无功。

总之，在调度运行中，统筹整体，做到灵活调度，通过合理安排水电站无功、电容器组、变压器分接头等调节方法，合理调节无功分布，使整体线损达到最低。

5.结语

电网中的电力负荷如电动机、变压器等，大部分属于感性负荷，在运行过程中需向这些设备提供相应的无功功率。但无功功率在线路中传输会产生电能损耗，通过无功分布调节，可以减少电网电源向感性负荷提供由线路输送的无功功率。由于减少了无功功率在电网中的传输，因此可以降低线路和变压器因输送无功功率造成的电能损耗，从而达到节能降损的目的。

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