農村低壓電網無功補償探討

鄭建紅,李杰峰,史磊

摘要 本文結合農村低壓電網的實際，分析了農村電網無功補償的現狀，著重闡述了低壓無功補償的方法，并對無功補償后的作用進行了分析，為農村電網規劃設計人員安裝無功補償提供了有力的依據。

關鍵詞 農村電網；無功補償；效益分析

中圖分類號TM7 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708（2011）43-0074-02

隨著農村經濟的快速發展，農村用電負荷也在快速增加，無功需求也在不斷增大。農網的用戶多為低壓用戶，而低壓電網處于電網的最末端，因此對低壓電網進行合理地無功補償，不但可以保證電力系統穩定運行，減輕上一級電網補償的壓力，解決無功不足的現象，而且也可以提高電壓質量，降低電能損失，提高供電可靠性，減少用戶電費，因此，低壓電網的無功補償對農村電網有著重要的意義。

1 農村低壓電網無功補償的必要性

電網中，對于容量100kVA以上的客戶，對客戶執行功率因數調整電費。因此，客戶為了達到所要求的功率因數值，大多數都安裝了無功補償裝置。但是，在農村低壓電網中，用電負荷容量較少，且用電季節性較強，電力負荷分散，供電距離長，峰谷懸殊，因此，大多數為綜合配電變壓器，并且大量配電變壓器是按照季節不同，用電量不同進行配置，一般沒有安裝無功補償裝置，這些變壓器長時間處于低負荷運行狀態，消耗了大量無功。據大量調查統計，農村低壓電網總的無功損耗中，配電變壓器和用戶的無功損耗約占84.8%。近幾年來，隨著損耗指標的不斷提高，電網的經濟運行成為了當前的一項重要的任務。

2 農村低壓配電網無功補償的方法

無功功率不宜長距離輸送，無功補償方式理論上而言，最好的方式是就地補償，整個系統沒有無功電流流動。選擇合理的無功補償方式能夠有效地維持整個系統的電壓水平，提高供電電壓質量，通過分析比較農村低壓電網的特點，可以采用如下幾種補償方式：

1）10kV以下線路上集中補償

這種補償采用線路補償，即將戶外并聯電容器安裝在架空線路上，以提高電網的功率因數，達到降損升壓的目的。一條配電線路上盡量采用單點補償，不宜采用多點補償，以降低安裝和維護費用；控制方式不設置分組投切，以免增加成本；補償容量不能過大，否則，由于用電峰谷懸殊，將會導致配電線路在輕載時過電壓和過補償現象；保護裝置和接線也要簡單，每相只配置一臺電容器裝置，以降低整套補償設備的故障率，同時要防止電容器安裝后產生諧振現象。

2）0.4kV母線的跟蹤補償

這種補償方式是將補償電容器組連接在配變或用戶配電所的0．4kV母線上，通過跟蹤負荷變化進行補償。采用無功補償自動投切裝置，可以較好地地跟蹤用戶無功負荷變化，且運行方式比較靈活，運行維護工作量較小。

3）電動機隨機補償

隨機補償是將低壓電容器組與電動機進行并接，通過控制、保護裝置與電動機同時投切。這種補償方法不需頻繁的調整補償容量，而且投資少、運行方式靈活、配置方便、安裝維護比較容易。

4）隨器補償

隨器補償，是指低壓電容器通過低壓熔斷器接在配電變壓器的二次側，以補償變壓器空載無功的一種補償方式。隨器補償方式能有效地補償配電變壓器的空載無功，實現就地平衡，這也是目前補償配變無功最經濟有效的手段。

3 無功補償方式在農村低壓電網中的作用分析

采用無功補償裝置，合理選用無功補償設備，在農村低壓電網中可以發揮重要作用。

1）提高功率因數，降低線損

農村電網在運行中，由于運行著大量非線性負載，這些負載不僅要消耗有功功率，還要消耗一定的無功功率。負荷電流在通過線路或變壓器時，會產生一定的功率與電能損耗。

其中：P為有功功率（kW），U為額定電壓（kV），R為線路總電阻（Ω）。

提高負荷的功率因數與線損降低率關系可以用下列簡單關系式表示。

其中，為補償前的功率因數，為補償后的功率因數。

由此可算出當負荷的功率因數由0.7提高到0.85時線損可降低32％。所以，在受電端采用無功補償方式，就可以減少負荷的無功功率損耗、提高功率因數和降低線路損耗。

2）改善電能質量

電網中無功補償設備的合理配置．與電網的供電電壓質量關系十分密切 臺理安裝補償設備可以改善電壓質量。

負荷電壓損失U簡化計算如下

其中：U為線路額定電壓（kV），P 為輸送的有功功率（kW），Q為輸送的無功功率（kVar），R為線路電阻（Ω），X為線路電抗（Ω）。

由上式可知當電力網輸送的有功功章一定時輸送的無功功率愈大網絡的電壓損失愈大到用戶的端電壓就愈低．

安裝補償設備容量QC后．線路電壓降為△U，計算如下．

很明顯，，即安裝補償電容后電壓損失減小了，由上式可得出接入無功補償容量Qc 后，電壓升高計算如下：

由于越靠近線路末端線路的電抗X越大 因此從上式可以看出．越靠近線路末端裝設無功補償裝置效果越好。

3）增加農網的有功傳輸能力，提高電源設備利用率

在設備容量不變的條件下，提高功率因數，可以少送無功功率，多送有功功率，多送的有功功率△P計算如下：

如需要的有功不變, 則由于需要的無功減少，因此所需要的配變容量也應相應地減少，△s計算如下：

安裝無功補償設備，可使發電機多發有功功率。系統采用無功補償后，使無功負荷降低，發電機就可以少發無功，多發有功。

另外，還可以通過提高配電線路的供電能力、改善設備運行狀態，延長設備的使用壽命、減小農網電源設備容量，節省設備投資、減少農村用戶電費支出等方式，提高有功功率，減少無功功率輸送，降低費用。

4結論

農村低壓電網中采用無功補償技術，從根本上提高了電網的運行電壓，同時還有利于降低電網的有功損耗，提高電網的經濟運行能力，希望在當前農村電網改造建設中積極采用。為廣大農村用戶節省了電費開支，提高了農網安全、可靠和經濟運行水平，將擴大農村電力消費市場，促進農村經濟迅速發展。

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