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图3 馈线功率因数超前的无功潮流示意图
Fig. 3 Reactive power flow of power factor in leading
图4 馈线功率因数近似为1.0的无功潮流示意图
Fig. 4 Reactive power flow of power factor around 1.0
示意图,其中1、2号配变有充足的电容器补偿,3、4号配变没有电容器,图中虚线表示无功功率流向。
图2是馈线首端功率因数严重滞后时的无功潮流图。可以看出此时出现10 kV变电站大量下送无功的现象,即使1、2号配变有足够的电容器容量,但受典型控制方法的限制,只进行本地配变台区的无功补偿,无法支援补偿3、4号配变的无功负荷,因此3、4号配变的无功负荷及线路上的无功损耗都由变电站下送无功来平衡,造成了无功功率在线路上大量流动,引起过多的有功损耗。
图3是馈线首端功率因数超前时的无功潮流图。此时,安装有足够电容器的1、2号配变除平衡本地无功负荷和损耗之外,还进行部分倒送去补偿线路和其他配变的无功损耗,但由于倒送过多引起馈线首端功率因数超前,因此出现了往10 kV变电站倒送无功的现象,可能会影响电网的稳定性,威胁电力系统的安全运行。
图4是馈线首端功率因数近似为1.0的无功潮流图,即近似实现全线无功平衡。此时各配变的无功负荷及线路的无功损耗基本由沿线的电容器进行补偿,变电站没有无功下送或者只下送少量无功功率,从而减少了无功功率在线路上的远距离流动,有助于降低配电系统中的损耗,节省电能。
3 修正功率因数评估法的模型和步骤
3.1 修正功率因数评估法的数学模型
结合上节的分析,馈线首端的功率因数可以作为衡量线路无功平衡状况的一个指标,将其控制在接近1.0的状态可以基本实现全线无功就地平衡。此时没有无功交换或只有少量无功下送,能够减小无功电流,避免无功功率大量穿越,降低有功损耗,从而近似实现配电系统的无功潮流优化。因此把功率因数滞后0.98~1.0设定为平衡区间,若馈线首端的功率因数落在平衡区间内,则可以认为此时馈线无功潮流处于一个近似优化状态。同时,采用区间调节的方式也可以为设备的控制提供适当的裕度,并避免电容器设备频繁投切。
然而,受限于线路的无功补偿容量配置,馈线首端的功率因数并不能保证在每一种运行状态下都能满足平衡区间的要求。因此,以馈线首端功率因数尽可能接近平衡区间为目标,可以通过配电线路的电容器等各种无功补偿设备的协同控制,使得实际运行的功率因数靠近和达到平衡区间。功率因数越靠近平衡区间,馈线的无功潮流就越小,网络的有功损耗越低。
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