城乡电网即110千伏(含35千伏、66千伏)电网直接向用户供电。用户无功补偿容量不足的部分,由110千伏变电站进行补充。这符合就地补偿原则,有利于降低线路损失和提高电压质量。因此,110千伏变电站理应多装些电容器。区域电网远离用户,不承担向用户输送元功的任务,220千伏及以上电压等级变电站理应少装些电容器。然而,实际情况却是220千伏及以上电压等级变电站装的电容器比需要的要多,110千伏变电站装的电容器则比需要的要少。这就是所谓的城乡电网与区域电网电容器容量倒置现象。
为什么会有此种现象呢?笔才通过调查发现有三点原因值得注重。
第一,各级电力设计院长期沿用不科学的变压器容量10%-30%设计方法。即变电站电容器的设计安装容量为变压器容量的10%-30%,城乡变电站仅为10%-15%,区域变电站为25%左右。这种方法没有考虑用户功率因数不到1.0的实际情况,也没有经过电网无功功率优化配置计算。
第二,无功补偿基建投资颠倒。即区域变电站的无功补偿投资远大于城乡变电站的无功补偿投资。
第三,没人来管。地区电力设计院看省电力设计院,省电力设计院看大区设计院、规划院……
这种电容器安装容量倒置现象,在我国电网中相当普遍。以辽宁电网为例,该网220千伏华山变电站及4个66/10千伏变电站供电系统,按照优化补偿计算分析,大负荷方式下,220千伏华山变电站需要电容器1700千乏,实际安装却有15000千乏,多14300千乏;4个66/10千伏变电站需要27050千乏,实际只有14100千乏,少13400千乏。再如湖南电网,220千伏团山变电站及8个110/10千伏变电站供电系统,大负荷方式下,220千伏团山变电站多安了47600千乏电容器;8个110/10千伏变电站需要47650千乏,实际只有43080千乏,少了4570千乏。
必须看到,“电容器安装容量倒置”是造成线路损失高和电压质量差的重要原因,因为人为造成了500-220-110-10千伏电网中长时间和长距离流动着大量的无功功率。据文献分析,辽宁电网的220千伏华山及其4个66/10千伏变电站供电系统,每日多损失电量104.2千瓦时,每年多损失电量高达90万千瓦时,湖南电网220千伏团山及其8个110/10千伏变电站供电系统,每年多损失电量约100万千瓦时。
无功补偿的基本规则是就地平衡,它在电网中的具体运用是分层平衡。因而,电站装什么补偿装置、是
容性还是感性、装多装少等等都应该经过电网无功优化配置计算来决定。假如全国都通过优化配置计算来安装无功补偿装置,在总投资不变条件下,估计每年约少损电量3亿千瓦时。面对如此巨大的反差,笔者呼吁,电力行业应尽快解决电容器安装容量倒置这一现象。