0.4kV配电网电能质量及节能综合优化技术应用分析

摘 要：结合国内目前配电网电能损耗较高实际情况，探讨节能优化设备技术应用，分析节能优化设备效果。

关键词：电能质量；节能综合优化；经济效益

0 前言

在电网系统中，电能由发电厂经超高压电网、高压电网、配电网或企业电网到用电设备，线路及变电设备电能损耗可达发电厂总输出电量的10%以上，而配电网的电能损耗又占总损耗的50%左右，主要是因配电线路功率因数低、无功电流、高次谐波大造成的。

1 配电设备电能质量现状

10kV线路与配电变压器、用户电气设备运行过程中需消耗大量无功容量，而我国输配电网的无功补偿多集中于变电站，远离末端用电设备，造成10kV线路及10/0.4kV配电变压器的无功损耗、用户电气设备无功损耗无法得到补偿，不能满足有效节能及提高终端电网电能质量的要求。

随着配电网所带负荷大幅增长，配电线路更新改造速度相对滞后，尤其因电动机、压缩机等旋转设备和电力电子装置对无功功率需求很大，并产生大量高次谐波，导致线路末端电能质量远低于允许范围，不断出现过负荷、低电压、线损过大、设备损坏等情况。

解决上述问题的最佳方案是遵从就地补偿、就地治理的原则，在0.4kV配电网上，直接加装无功补偿及电能质量治理设备。

2 0.4kV配电网电能质量及节能技术应用

在0.4kV电网加装并联电容器投切装置，存在如下问题：容量小、总造价高；安置位置分散，难以维护，易过补偿或欠补偿；终端电网工况复杂，补偿装置易发生谐振，故障率高；电容器寿命短，运行成本高；无功功率固定或阶梯补偿，难以适应用电设备无功的大幅度变化。为从根本上降低配电网线损，提高配电网电能质量，提高供电系统稳定可靠性，可在配电网部分加装基于低压SVG技术的电能质量综合优化装置（简称MEC装置），并联于低压配电网，运行时可根据电网状态及设置，自动实现无功补偿、谐波滤除、三相电流不对称度矫正、电压闪变消除等功能。

其主要特点如下：

（1）快速响应的动态无功补偿，响应时间小于1ms，实时、自动、连续向配电网提供或吸收容性无功，释放系统能量，提高线路供电能力。可使电网运行于设定的功率因数，可精确补偿电网无功至功率因数为1，也可根据设定，向电网提供额外无功，以补偿电网上端10kV侧线路所需要的无功功率。

（2）滤除电网高次谐波，可有效滤除低压配电网占绝大多数比例的2-13次谐波，消除谐波对网路上临近设备造成的干扰，并降低由于谐波所造成的线路及变压器电能损耗。

（3）电压闪变抑制，可有效消除/削弱低压电网由于雷击、瞬间短路、合闸、重型负载启动等等原因造成的电网电压突升、突降问题，最大限度避免因电压闪变对电网中用电设备及用户所造成的损失。

（4）稳定低压配电网的运行电压，抑制电网电压的大幅度波动，避免由于电网电压波动而对用电设备及用户造成损失，并降低由于电压过高而产生的额外电能浪费。

（5）有效消除配电网三相电流不平衡问题，改善电网10kV/0.4kV变压器运行工况，提高变压器运行安全性，并降低由此带来的变压器损耗。

（6）补偿配电网零线电流，使变压器运行于对称工况，提高变压器安全性能，并降低损耗。

（7）可适应箱式变电站内安装及户外安装，免维护运行。

采用MEC装置后，电气设备及配电变压器所需要的无功电流全部由MEC装置提供，变电站变压器10kV端将不需要向低压配电网提供无功，10kV配电网、电气设备功率因数接近1，只存在有功电流，10kV/0.4kV配电网变压器的最大容量得以有效利用。同时，由谐波设备产生的高次谐波、电压闪变、三相不平衡等影响电网质量及安全性的问题，都通过MEC装置得到有效解决。

3 MEC装置应用的经济效益

0.4kV配电网加入MEC电能质量综合优化装置后，根据有关可类比数据，可降低配电线路、变压器等损耗4%以上。以一臺200kVA的10kV/0.4kV配网变压器为例，国内一般低压配电网变压器运行功率因数为0.7-0.8，按0.75计算，该变压器实际输出有功功率150kW，实际输出无功功率132kvar，装配一台150kVA的MEC配电网电能质量综合优化装置，即可实现无功完全补偿，按节电率最小4%计算，年运行时间340天，则年节约电量为48960度，节约电费（每度按0.4元计）19584元。

4 综述

对低压配电网进行MEC电能质量综合优化改造，除能取得可观的经济效益外，还可大幅度提高配电网实际输电容量，节约配电网建设费用，同时可有效改善电能质量，提升配电变压器运行安全性、可靠性及工作寿命。

参考文献：

[1]袁佳歆，陈柏超.利用配电网静止无功补偿器改善配电网电能质量的方法[J].电网技术，2004（19）：81-84.

[2]袁佳歆，陈柏超.一种低压系统无功补偿器的研究[J].电力自动化设备，2004（03）：69-71.

作者简介：蒋民锁（1973—），男，陕西大荔人，工程师，研究方向：分布式电源项目并网服务管理。