山东茌平县调对提高变电站10kV母线功率因数工作的探索

耿长路，李汝宁，宋启金（国网山东省电力公司茌平县供电公司，山东 聊城 252100）

山东茌平县调对提高变电站10kV母线功率因数工作的探索

耿长路，李汝宁，宋启金
（国网山东省电力公司茌平县供电公司，山东 聊城 252100）

功率因数是电力系统的一个重要技术数据，是衡量电气设备效率高低的一个量化指标。提高功率因数可以降低电网的损耗，改善电能的质量。针对茌平电网内部分变电站存在10kV母线功率因数偏低的情况，茌平县调在提高变电站10kV母线功率因数方面进行了初步的探索与实践。

电力系统；功率因数；10kV母线功率因数

0　引言

在电力系统中，发电机或变压器等都有一个额定容量，它们输出的平均功率的大小取决于负载功率因数的大小。功率因数越低，输出的平均功率越小，设备的利用率就越低。另外，当负载的平均功率一定时，功率因数越低，输电线路上的电压损失和功率损耗就越大。因此，提高功率因数具有重要的经济意义。

1　提高电网功率因数的意义

（1）提高电网的传输能力，改善设备的利用率。由功率因数的定义可以得到有功功率与视在功率的关系：P=S cosθ （1）

当有功负荷一定时，若功率因数越大，所需的视在功率就越小，无功负荷就越小。由此可见，提高功率因数可以充分发挥设备的潜力，提高设备的利用率［1］。

（2） 降低线路末端的电压损失，改善电压质量。电网线路的电压损失如下式所示：

式中，P是线路的有功负荷；Q是线路的无功负荷；R与X分别是线路的电阻与电抗。由（2）式可以看出，当线路输送的有功功率P一定时，提高功率因数可以降低线路末端的电压损失。

2　茌平电网功率因数调查

山东省电力调度控制中心下发的《配网调控管理规程》中规定：10kV母线功率因数一般不得低于0.95［2］。我们从iES-600系统中调取了2015年度茌平电网内18座变电站的10kV母线功率因数平均值，发现110kV新城变电站、35kV冯屯变电站及35kV韩屯变电站的10kV母线功率因数偏低，不符合规程中的规定，其功率因数平均值仅为0.928，需要采取措施来改善此三座变电站的10kV母线功率因数。

3　茌平县调为提高功率因数所采取的措施

我们讨论汇总了可能造成变电站10kV母线功率因数偏低的因素，汇总如下：⑴没有及时调整无功补偿装置容量；⑵无功补偿装置陈旧，容量偏小；⑶谐波污染；⑷无功补偿装置选型不当；⑸没有及时排除接地故障；⑹调控人员配置偏少；⑺没有对调控人员进行相关业务培训；⑻变电站AVC系统使用率低。

我们针对汇总出的8种因素，逐一进行分析排查，最终确定了引起茌平电网内功率因数偏低的因素主要有：⑴没有及时调整无功补偿装置容量。其中110kV新城站并联电容器单组容量过大，投入即过补，导致电压偏高。⑵无功补偿装置陈旧，容量偏小。⑶变电站AVC系统使用率低，茌平电网内18座变电站中，仅有5座变电站配备了AVC系统。针对这三种种情况，我们制定了相应的措施。

（1）对110kV新城变电站并联电容器进行分组改造。我们结合茌平电网负荷现状对各变电站无功补偿装置进行了容量校核计算，对变电站技改工作提出合理建议。针对110kV新城变电站无功补偿装置单组容量过大，我们通知设备运检部门对其进行分组改造，拆除部分单只电容器，使容量达到与负荷相匹配的数值，即可满足电网运行的需求，又提高了110kV新城变电站的功率因数水平。

（2）对35kV冯屯变电站、韩屯变电站无功补偿装置进行更换改造。针对35kV冯屯变电站、韩屯变电站近年来负荷增长较快，但无功补偿装置陈旧且容量偏小，对这两座变电站的无功补偿装置进行更换。更换完毕后，变电站10kV母线功率因数平均值已达到了规程中规定的指标值。

（3）对茌平电网AVC系统不能正常使用的变电站建议相关专业进行处理。对不能正常使用的变电站，我们及时通知通信、自动化专业组处理，保证变电站AVC系统能够正常使用。

4　实施效果

通过实施以上措施，茌平电网内变电站10kV母线功率因数平均值达到0.96，我们采取措施后取得的效果进行了效益分析。

（1）显性效益。当电网输送功率一定时，设P为输送的有功功率，R为系统电阻，△P1为功率因数提高前的损耗，△P2为功率因数提高后的损耗，则系统损耗减少为：

减少损耗的百分比为：

式中，I1=P/（3U1cosθ1），I2=P/（3U2cosθ2），为分析方便，认为U1=U2，则减少损耗的百分比为：

代入功率因数提高前后的数值计算后得出减少损耗的百分比为8.7%。

（2）隐性效益。提高10kV母线功率因数的同时，也提升了茌平电网电压质量，农网低电压情况得到了有效改善，提升了公司国有企业为民服务的良好形象。

茌平县调将此次探索实践的内容写入了班组大讲堂中，对全员进行培训，同时要求对茌平电网各变电站10kV母线功率因数进行持续追踪，按季度进行统计分析，确保功率因数平均值保持在规程中规定的标准值以上，为茌平电网的安全、稳定、优质、经济运行提供了强力保障。

5　结束语

提高功率因数必然会对国家的能源利用、企业的经济效益起到积极的促进作用，是保证电力系统电能质量、降低损耗以及安全运行所必不可少的条件［3］。提高电网功率因数是一项需要持之以恒不断改善和提升的系统工程，它既需要国家在规章制度和监管机制方面加以规范，也需要设备运行、检修、施工以及用户等单位加以重视，只有这样，才能使功率因数始终保持在较高的水平。

［1］战佩艳.提高功率因数的意义及其方法［J］.通化师范学院学报，2005，26（02）：40-42.

［2］国网山东省电力公司.山东电网配网调度控制管理规程［M］.山东：山东科学技术出版社，2015.

［3］张继贤.低压电网提高功率因数的补偿技术探讨［J］.有色冶金节能，2012，2（01）：34-36，43.

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.14.146