試論10 kV配電無功補償應用

段國榮

（博羅縣雷鵬電力安裝工程有限公司，廣東 博羅 516100）

在較低壓配電網中，電壓質量是衡量電力系統電能質量的重要指標之一，是創一流的必備條件，它的好壞主要取決于電力系統無功補償分布是否合理。這不僅關系到電力系統向電力用戶提供電能質量的優劣問題，而且還直接影響到電網的安全、經濟運行。若無功電源容量不足，系統運行電壓將難以保證，還會使電氣設備得不到充分利用，從而降低網絡的傳輸能力，并引起損耗增加。

1 10 kV及以下配電網無功管理現狀

一般地，供電企業大部分采取變電站內無功集中補償，主網功率因數較高，主網線損較低。而10 kV及以下配電網，其無功管理狀況卻并不樂觀。

2 無功補償方式的選擇

配電網無功補償的主要方式有5種：變電站補償、配電線路補償、隨機補償、隨器補償、跟蹤補償。

2.1 變電站補償

針對電網的無功平衡，在變電站進行集中補償，補償裝置包括并聯電容器、同步調相機、靜止補償器等，主要目的是平衡電網的無功功率，改善電網的功率因數，提高系統終端變電所的母線電壓，補償變電站主變壓器和高壓輸電線路的無功損耗。這些補償裝置一般集中接在變電站10 kV母線上，因此具有管理容易、維護方便等優點，缺點是這種補償方式對 10 kV配電網的降損不起作用。

2.2 配電線路補償

即通過在線路桿塔上安裝電容器實現無功補償。線路補償點不宜過多；控制方式應從簡，一般不采用分組投切控制；補償容量也不宜過大，避免出現過補償現象；保護也要從簡，可采用熔斷器和避雷器作為過流和過壓保護。線路補償方式主要提供線路和公用變壓器需要的無功，該種方式具有投資小、回收快、便于管理和維護等優點，適用于功率因數低、負荷重的長線路。缺點是存在適應能力差，重載情況下補償不足等問題。

2.3 隨機補償

隨機補償就是將低壓電容器組與電動機并接，通過控制、保護裝置與電動機同時投切的一種無功補償方式。縣級配電網中有很大一部分的無功功率消耗在電動機上，因此，搞好電動機的無功補償，使其無功就地平衡，既能減少配電線路的損耗，同時還可以提高電動機的出力。

2.4 隨器補償

隨器補償是指將低壓電容器通過低壓熔斷器接在配電變壓器二次側，以補償配電變壓器空載無功的補償方式。隨器補償的優點是接線簡單，維護管理方便，能有效地補償配電變壓器空載無功，限制農網無功基荷，使該部分無功就地平衡，從而提高配電變壓器利用率，降低無功網損，提高用戶的功率因數，改善用戶的電壓質量，具有較高的經濟性，是目前無功補償最有效的手段之一。缺點是由于配電變壓器的數量多、安裝地點分散，因此補償工作的投資比較大，運行維護工作量大。

2.5 跟蹤補償

跟蹤補償是指以無功補償投切裝置作為控制保護裝置，將低壓電容器組補償在用戶配電變壓器低壓側的補償方式。這種補償方式，部分相當于隨器補償的作用，主要適用與100 kVA及以上的專用配電變壓器用戶。跟蹤補償的優點是可較好地跟蹤無功負荷的變化，運行方式靈活，補償效果好，但是費用高，且自動投切裝置較隨機或隨器補償的控制保護裝置復雜，如有任一元件損壞，則可導致電容器不能投切。其主要適用于大容量、大負荷的配變。

3 10 kV無功補償裝置的安裝和接線

10 kV無功補償裝置安裝技術要點是：①必須保證接入智能控制器的電壓、電流的相位正確，才能確保投退電容器指令正確。因為在安裝過程中易發生電流互感器反相、電壓電流錯位的情況，因此，裝置安裝完成，初次投入運行時，必須實測輸入智能控制器的電壓、電流的相序和相位。②電流互感器必須監測配電變壓器的總電流，即電流互感器必須裝在并聯電容器之前的總路上，這樣智能控制器才能感知投退電容器后的電流相位變化。③保證分補電容器與應補的單相負荷相對應，即哪一相功率因數低則應投入對應相的分補電容器。

10 kV無功補償裝置測量點的接線，主要是補償裝置的電容器組和電流的引入點，特別是電流的引入點，在實際接線中往往被忽視。電容器組的引入點，指電容器組的總進線在被補償系統中的“T”接點；電流的引入點，指補償裝置用的電流互感器在被補償系統中的安裝點。正確的方法是：以負荷的供電電源為參考點，電流互感器的安裝點必須在電容器組的總進線“T”接點電源之間，即電流互感器測量的電流必須包含流過電容器組的電流，否則，在電容器分組投、切狀態中，無功補償裝置測量顯示的有功、無功功率和COSφ值都不會變化，造成無功補償裝置投、切效果無法判斷。這個問題若不引起重視，必然在安裝過程中造成隱患和返工。

4 10 kV無功補償裝置的運行維護

首先，10 kV無功補償裝置應定期巡視維護，建議巡視周期為一個月。由于10 kV無功補償裝置大都裝于戶外，灰塵較重，巡視時應停用裝置，進行除塵。其次，要定期采集數據并進行運行分析，建議執行周期為一季度或根據負荷變化調整。低壓無功補償裝置一項很重要的功能就是能保存運行數據資料，生成各種報表。以下是對幾種主要報表的介紹：

4.1 電容器動作記錄報表

該報表為低壓無功補償裝置最重要的報表，反映了裝置中電容器投切情況，充分體現了無功補償裝置改善無功電壓的效果，從表中可看出電容器投切時間、投切原因、是哪組電容器動作、動作前后對無功及電壓的影響。

4.2 月電壓報表

該表反映了裝置安裝點本月內每天相電壓、相電流的最大值和最小值及其發生的時刻，可通過它了解該配電變壓器基本運行狀況，便于配電變壓器運行檔位調整、三相負荷分配等。

4.3 配電變壓器負荷日報表

該表反映了每日整點時的三相電壓、電流、有功和無功功率、零序電流及該時段（1 h）內的有功電量，詳細反映了該配電變壓器每小時運行參數及負荷狀況。

4.4 配電變壓器供電量月報表

該表反映了本月每日每小時的電能量，提供了極其詳細的用電量及變化情況，可與電能表電能量核對，對計量錯誤、竊、漏電情況提供排查的手段。再次，電氣設備經過長時間運行，故障的概率會逐漸提高，對于較頻繁動作的低壓無功補償裝置來說更是如此。裝置中的智能控制器、復合開關、補償電容器都可能發生故障，這些故障通過巡視和報表分析是可以發現的。出現故障后應及時處理，保證裝置良好運行。

5 10 kV無功補償裝置的效益分析

在配電網的運行中，功率因數越高，電網中的視在功率用來供給用戶的有功功率越大，線路的無功功率損耗越小，電網的輸電損耗便越小。適當利用10 kV無功補償裝置提高配電網及用戶的功率因數，不但可以充分提高供電設備效率，減少線路損失，改善電壓質量，而且可以提高用戶用電設備的工作效率，并為用戶節約電能。

例如，某條10 kV供電線路，有功負荷為3000 kW，線路長4.5 km，導線型號為LGJ－95（電阻率取0.33 Ω/km）。在沒有加裝無功補償裝置時的功率因數為0.8。可以計算出：線路電流為216.5 A，線路電阻消耗功率為185 kW，線損率為5.83%，線路壓降為0.495 kV，即母線出線電壓需為10.495 kV才能保證負荷端電壓為10 kV。

在加裝無功補償裝置設備將功率因數提高到0.95后，可以計算出：線路電流為182.3 A，線路電阻消耗功率131 kW，線損率為4.20 %，線路壓降為0.417 kV。由此10 kV線路可以看出，負荷功率因數由0.8提高至0.95，其線損率可降低1.63%。對于一個年售電量10億kW/h的縣級供電企業而言，1.6%的線損率，按均價0.5元/kW·h計算，就是800萬元的經濟效益。因此，低壓無功補償裝置的經濟效益是顯而易見的。

6 結束語

總之，無功補償對電網安全、優質、經濟運行具有重要作用，無功補償無論是電力部門，還是用戶都是共同關注的問題。合理選擇無功補償方案，能有效提高系統的電壓穩定性，保證電網的電壓質量，提高發輸電設備的利用率，降低有功網損和減少發電費用。我國10 kV配電網的規模較大，因此，10 kV配電網無功補償對降損節能、改善電壓質量意義重大。

1 郭國方.無功補償裝置在城市配網中的運用［J］.科技咨詢導報，2007（06）