低壓配電臺區無功補償技術的探討

張永飛，田進芳，楊李周，楚文斌

（陜西商洛供電局 洛南分局,陜西 商洛 726100）

無功補償對電網安全、優質、經濟運行具有重要作用，因此無功補償是電力部門和用戶共同關注的問題。但是在無功補償過程中，往往存在“重視高壓，忽視低壓”，“重視主網，忽視配網”等問題。由于低壓配網結構復雜，而當今市場上的低壓無功補償產品種類少，一般以無功需要量、電壓和電流值作為考慮參數進行自動投切，且電容器補償容量大，分組少，當測量到無功需要量大于10 kvar時，才能進行投切，由于農村負荷的波動頻繁，導致低壓無功補償裝置投切不靈活，容易出現過補償、補償效果不理想等問題。

陜西洛南縣地形為山區，低壓配電臺區存在線路過長，末端電壓較低，無功缺額較大，線路末端的大用戶（如：采石、礦山企業）的大功率設備往往難以正常啟動運轉。商洛供電局洛南分局技術人員在偏遠山區低電壓治理過程中探索并研發出簡易實用的線路分段低壓無功補償技術產品，以日負荷曲線為參考，改變了以往以電壓和電流為參考值的低壓無功補償技術上的不足；對長距離線路末端的重負荷用戶采用隨機補償。2種方法使用后能明顯提高長線路末端電壓，降低臺區損耗，且能克服過補償等問題。

1 低壓線路分段補償

1.1 線路分段補償的技術原理

洛南分局技術人員自主研發的低壓無功補償裝置共有2組，每組由總開關、時間繼電器、交流接觸器、電容器組成，2組裝置為并聯關系，具體構成如圖1和圖2所示。

圖1 線路分散無功補償裝置構成

圖2 分散補償裝置實物圖

一組電容器采用固定容量補償，選擇容量相對較小，按變壓器最低負荷時消耗的無功量確定補償容量，防止輕負荷時向農配網倒送無功，另一組電容器由定時投切裝置控制，全天24 h投入使用。2組電容器根據農電用電負荷曲線進行投切。洛南農村低壓配網日負荷曲線如圖3所示，每天用電負荷有3個高峰期，出現在上午8：00～11：00，下午16：00～18：00，晚上19：00～23：00左右。2組電容器由定時投切裝置進行定時控制，并與繼電器的線圈相接，定時投切裝置設定在出現用電負荷的3個時間段。當處在用電負荷高峰時，交流接觸器就動作，2組電容器就投入；當處在用電負荷低谷時，負荷減小，定時投切裝置控制交流接觸器2就動作斷開，2組電容器退出使用，只有1組電容器投切進行無功補償，防止在用電負荷低谷時2組電容器同時投入出現過補償現象。

圖3 洛南低壓配電網日負荷曲線

1.2 分段補償的位置和容量的選擇

由于邊遠山區線路走徑長，整個線路呈感性，無功缺額較大，線路末端電壓低。線路分段無功補償裝置安裝地點的選擇應符合無功就地平衡的原則，以盡可能減少主干線上的無功電流為目標。一般對于均勻分布無功負荷的配電線路,其補償容量和安裝位置按[2n/(2n+1)](其中n＞=1的整數)規則,求得最優補償方案。由于受無功補償裝置的運行維護、補償效益等因素影響,沿線的無功補償點一般安裝1處，最多不應超過2處，可以直接連接于主干線和較大的分支線上,每個補償點的容量不宜超過100～150 kvar。表1為配電線路分散補償電容器組的安裝組數及位置。

表1 配電線路分散補償電容器組的安裝組數和位置

2 低壓隨機補償

2.1 低壓隨機補償的構成原理

由于多數大功率用電設備呈感性，電動機是消耗無功最多的低壓用電設備，在長線路末端沒有重負荷時，電壓基本接近正常值，當呈感性的重負荷投入時，電壓急劇下降，呈感性的負荷設備往往難以正常啟動投入使用。如果長時間處于不能正常啟動狀態，往往導致燒毀電動機，給用戶造成不小的經濟損失。使用本裝置對呈感性的重負荷進行集中隨機補償（結構原理如圖4所示），將帶有負荷開關的電容器與電動機的負荷開關并聯，隨電容器的復合開關同時投切，不會影響到線路其它設備。其實物圖如圖5所示。

圖4 低壓無功隨機補償

圖5 低壓隨機無功補償裝置

2.2 隨機補償的位置和容量的選擇

隨機補償的位置選在電動機負荷開關旁邊，與負荷開關并聯。根據電動機的容量及轉速，選擇適當容量的電容器，隨機補償的容量以表2的數值來選取。

表2 常見電動機個別補償電容器容量表 kvar

3 效果

洛南分局在6個邊遠臺區進行試點安裝，該無功補償裝置能明顯提高配電臺區功率因數，明顯降低線路功率損耗，具體數據如表3。

通過對比補償前后的數據，可以得出結論：進行動力客戶隨機補償后的配變至少降低損耗2個百分點，線路分段集中補償和動力戶隨機補償有機結合的方法效果更為明顯，至少降低了4個百分點。

表3 低壓臺區無功補償前后的數據

在邊遠山區，采用分段補償和隨機補償能提高線路末端電壓和解決重負荷大用戶的電動機不能正常啟動的問題，同時能降低線路損耗。本裝置成本低廉，補償效果明顯，根據日負荷曲線投切，使用簡潔實用，對電網沖擊小，適合推廣到農村低壓配電網的無功補償項目。