1、1用电侧负荷功率因数维持多少好how mach should power factor of demand side maintain朱 军 飞 , 唐 寅 生 , 周 全 仁(湖南电力调度通信中心 湖南 长沙 410007)摘要：用电侧负荷功率因数维持多少好？这是一个既关系到用户，也关系到全网安全、优质、经济运行的重要问题。从电网安全优质经济需要出发，考虑补偿技术及电子技术发展的实际情况，提出了无功要做到就地平衡，用电侧负荷功率因数维持 1.0好的看法，并用实例说明了正确性。同时提出关于维持用电侧负荷功率因数 1.0的技术政策建议。关键词： 功率因数；无功；优化；线损；电压0 前言用电侧负荷
2、功率因数是用户从电网中使用有功的同时使用多少无功的指标体现。它是一个既关系到用电侧，也关系到全网安全、优质、经济运行的重要的用电指标。用电侧负荷功率因数保持多少好？尚无统一的认识，讨论研究的也甚少，目前我国执行的几乎是几十年不变的低功率因数考核政策，人们的认识也存在误区，这是造成我国电网线损高和电压质量差的根本原因。笔者从研究 10500 kV电网的无功优化 17问题中得出结论：无功要做到就地平衡，用电侧负荷功率因数维持 1.0好。下面以 1个 110 kV电网的无功优化结果说明结论的正确性。1 用电侧负荷力率低形成了长距离输送无功潮流局面如用户有功负荷为 100万 kW、功率因数按0.850
3、.9 计算，就有 4862 万 KVAR的无功负荷需要由电网供给，而变电站又没有无功提供，它装的电容器只补偿变压器的无功损失，因此，形成了无功的长距离输送局面。图 1、2、3 是我国电网长距离输送无功潮流典型图例(不是同一时刻潮流；单位：MVA)。这是造成电网线损高和电压质量差的根本原因。图 3括弧中的数据是投入7.5Mvar后的潮流。2 用电侧负荷功率因数维持 1.0可以降损稳压110kV团山地区无功优化前、后潮流计算结果可以充分说明结论的正确性。 （ 计算网络含 220 kV、110kV 变压器和 110kV线路）126.67-j1.0715.3-j0.4815.2+j0.4813.05-
4、j0.1313.04-j0.13 10-j0.0910+j0.09 21.81-j0.1321.77+j0.13 1.0-j0.191.0+j0.19 32.67-j0.0232.64+j0.0232.83-j0.0332.77+j0.0120.67-j0.620.66+j0.625.31-j0.125.26-j0.112-j0.0212+j0.02东东11313-j0.8633111310+j0.0960111521.8+j0.13东东东1151.0+j0.19东东东11525.2-j2.28东东11520.63=J1.3东东11512+J0.02东东东1157.32-J0.14东东1153
5、.2+j0.44东东东11512.07=J0.512.1-j0.0912.0+j0.08东4东东东东东220kV10kV110kV表 1：大方式 110 kV变电站和用户无功负荷优化结果 单位： MVA用户名称 淦田 淦牵 录口 杨家岭 庆云山 东湖 南华山 张家园 601 331 负荷初值 3.2+j1.6 12+j 6.0 13+j8.0 1.0+j0.5 12.1+j6.2 20.6+j12 7.3+j4.8 25.2+j13 21.8+j12 10+J5.0 126.2+J69.1变电站负荷优化3.2+j0.44 12+j0.20 13-j0.86 1.0+j0.1912.1-j0.5
6、20.6-j1.37.3-j0.1425.2-j2.321.8+j0.110+j0.09 126.2-J1.99用户无功负荷优化3.2+j0 12+j0 13+j0 1.0+j0 12.1+j0 20.6+j0 7.3+j0 25.2+j0 21.8+j0 10+j0 129.2+J0表 3：优化前、后线损降低表110kV网损运行方式 线 路（MW）变压器（MW）合 计（MW）220kV变压器损失（MW）总计（MW）最大潮流优化差-%0.430.330.1023.30.280.180.1035.710.710.510.2028.160.2700.2000.07025.930.980.710.2
7、727.55从图 4、5（单位：MVA）看出，优化前等值在 110 kV 变电站 10 kV 母线上用户无功负荷总量为 69.11Mvar， 。系统经 220变压器需要送出 126.81+j58.8 MVA，再经 110 kV线路和 110kV变压器送到用户。优化后，用户无功负荷总量为 0，做到了就地平衡， 220变压器送出的功率为 126.67- j1.07 MVA。通过变压器和线路中的无功减少了，电流小了；同时，电网的优化无功补偿使得每条线路都有一个无功分点且在本线中点，就每条线路而言，似直流线路。过剩无功也不会流入 10 kV网络，这就是降损和提高电压质量的原因。大负荷方式优化情况见表
8、13。3 用电侧负荷功率因数维持1.0是做好全网AVC的基础自动电压控制（Automatic Voltage Control， AVC）是指在自动装置的作用和给定电压的约束条件下，发电厂（机）的励磁，变电站和用户的无功补偿装置的出力以及变压器的分接头都能自动的表 2：大方式优化前后电压高电压 低电压优化前 115 kV 113 kV优化后 115 kV 114 kV进行调整，使其注入电网的无功，逐渐接近电网要求的最优值，从而使全网有最优或接近最优的无功电压潮流，达到全网电压好和线损低的目的。自动控制和全网最优无功潮流是AVC的两个特征。用电侧负荷功率因数维持 1.0是做好全网 AVC的基础。4
9、 用电侧负荷力率维持 1.0对用户也有好处（1）保证电压质量电网中没有无功长距离输送，减小了电网首、末两端和白天、黑夜之间的电压波动，电压维持在额定值附近运行。（2） 可以较快收回投资成本，获取效益在用户侧安装电容器可实现无功就地补偿。电容器价格较低，同时，考虑到提高功率因数有奖励政策，所以安装电容器可以较快收回投资成本，获取效益。例如,用电负荷为 10MW用户，功率因数从 0.85提高到 1.0需要增加电容器 6.4Mvar。用密集型电容器，加开关、小电抗、可控电抗器和安装费约 80万元。而功率因数从 0.85提高到 1.0，扣减电费为 3%，全月可获益约 3.9万元，20 个月即可收回。而
10、电容器的折旧年限在 10年以上。5 维持用电侧负荷功率因数 1.0的技术条件已经具备 基于 MCR的 SVC成熟的无功平滑调节技术磁控电抗器（Magnetically Controlled Reactor-MCR）可控电抗器 8.8与电容器组成的静止补偿装置 SVC（Static Var Compensate） ，无功补偿装置可以使无功输出得到平滑、且大范围的调节，完全可以准确的控制用电力率。 电子计算机的计算、通信、控制和网络技术的发展，可以作到实时测量、传输和准确控制。6 关于维持用电侧负荷功率因数 1.0的技术政策建议（1） 继续贯彻现行的“功率因数调整电费办法”为适应高电压大容量电网的
11、迅速发展，进一步学习认识提高用电功率因数的意义，纠正把用电功率因数标准值视为最好值的认识误区，利用一切形式积极宣传和引导用户提高126.81+j58.815.31+j4.2915.2+j5.2313.07+j8.0713.05+j8.42 10+j1.8210+j2.0 21.82+j9.7721.77+j10 1.0+j0.021.0+j0.04 32.67-j0.0232.7+j18.4832.86+j16.2131.78+j16.220.69+j10.6120.66+j10.7125.37+j15.225.3-j15.312.01-j3.9612+j0.4东东11413+j7.03311
12、1310+j2.060111521.8+j10.0东东东1151.0+j0.4东东东11425.17+j12.0东东11312+J4.0东东东1147.32-j3.0东东1133.2+j1.2东东东11412.07+j5.012.1+j5.5712.09+j5.73东5东东东东东220kV10kV110kV用电功率因数。（2） 一年内积极试点在一年内，选取不同类型用户，采取采用基于 MCR的 SVC可控电抗器与电容器组成的补偿技术进行提高力率的试点工作。率的试点工作。（3 ） 三年目标用考核用户功率因数（或注入电网无功）的实时值法代替现行的月功率因数加权平均值法。采用采样周期不得大于 1分钟。
13、月结算。减收或增收电费标准不变。 400V或用电在 50kVA及以下的 10kV用户均考核功率因数。 用电在 10kV、50kVA 以上或在 10kV以上电网用电的用户考核其注入电网无功实时值最优法。减收或增收电费办法可参照功率因数的减收或增收电费标准。（4）五年发展功率因数（或注入电网无功实时值）达不到 1.0（或要求值）的要增收电费。其余按三年标准。7 参考文献1 李福存，超高压交流输电系统无功经济运行问题R.北京：中国电力科学研究院，1998。2 唐寅生，超高压电网感性无功功率补偿设计方法，电网技术，1996,4：(3839).3 唐寅生，周全仁，冯 辉。110kV 常德电网自动电压控制（AVC）研究。电力设备，2001，2.3：(5458).4 唐寅生,周全仁,周铁强， 湖南 500 kV电网自动电压控制方法研究， 中国电力，2001，8： (3134)5 唐寅生、李碧君，电力系统 OPF全网最优无功的经济压差算法及其应用，中国电力，2000， 9：（4244）.6 唐寅生，变电所无功补偿容量设计的新方法，电力建设，2001，1：（1315） 。7 陈伯超著，新型可控饱和电抗器理论及应用，武汉水利电力大学出版社，1999。收稿日期 2002-06-10 （责任编辑： 陶莉）
