配電網沿線路分散無功補償的實例分析與計算

李朝順

(沈陽電力勘測設計院，遼寧 沈陽 110003)

無功補償的投切方式有很多種，最早使用的是按功率因數投切，后來發展為按電壓投切，按電壓投切其效果要好于按功率因數投切。對于變電站集中補償來說現在使用的是按電壓無功綜合控制方式，最為典型的是九區圖控制。但這種補償方式只用于變電站集中補償，并不適合沿線路補償。現在最先進的沿線路補償投切方式為電壓型功率因數遠程控制方式。它屬于電壓投切布點方式。這種方式隨著現代互聯網和通信技術的成熟，越來越多的被應用到實際中。

1 沿線路分散補償無功補償點對功率損耗及電壓降分布的影響

網絡圖如圖1所示。補償前線路電壓降和功率損耗分別為

圖1 配電網絡圖

(1)補償點設在10kV線路首端的情況

電壓損耗下降值為：

通過以上分析可知：無功補償點設在10kV線路首端時，10kV線路的電壓損耗和功率損耗不變，10kV母線以上的變壓器和66kV線路上的電壓損耗和功率損耗確有了很大的改善。如圖2(a)所示。

(2)補償點設在10kV線路末端的情況

電壓損耗下降：

分析可知，無功補償點設在10kV線路的末端，不僅變壓器、66kV線路電壓損耗及功率損耗得到了改善，而且改善了整條線路的功率損耗，提高了末端的電壓。

2 沿線路分散補償無功投切方式降損效果比較的實例分析

有一條干線長6km的10kV配電線路，導線為LGJ-95/20型號，R=0.302Ω/km 。線路首段的有功、無功功率和功率因數分別為640kW，430kVAR，0.85。簡化后如圖2所示。

圖2 某10kV線路配電網絡簡化圖

(1) 補償前潮流分析

①有功功率損失的計算

依此類推得：

②電壓損失的計算：

依此類推：

總的電壓降為

電壓損失率

(2)按電壓投切方式下的潮流分析

設三個補償點Qc1、Qc2、Qc3，總共補償360kVAR，每點的補償容量為Qc1=120kVAR。則從末端算起，第一補償點為83點，46點為其邊界點。第二補償點為26點，邊界點為19點。第三補償點為18點。

按電壓投切的無功補償和潮流分布如圖3所示。

圖3 按電壓投切的無功補償與無功潮流分布圖

按照前面介紹的算法，按電壓投切方式經計算得：

總的電壓降：

(3) 按功率因數投切方式下的潮流分析

設三個補償點QC1、QCi、QC1，總共補償360kVAR，每點的補償容量為QCi=120kVAR。則從末端算起，第一補償點為43點，第二補償點為19點，第三補償點為3點。第三補償剩余部分由變電所母線集中補償。按功率因數投切的無功補償與無功潮流分布圖為4所示。

圖4 按功率因數投切的無功補償與武功潮流分布圖

按照前面介紹的算法，按功率因數投切方式經計算得：

總的有功功率損失為：

有功功率損失率為：

總的電壓降：

電壓損失率：

(4)按文件(農安[2007]15號)布點但按功率因數控制投切下潮流分析

此文件在“中、低壓配電網無功優化補償容量配置原則”中規定了沿線路分散補償布點的原則，但對投切的控制方式并沒有明確說明。如果按文件規定的方式布點，但按功率因數控制電容器的投切，那么補償后的無功潮流如圖5所示。

圖5 按文件規定布點但按功率因數控制投切補償后無功潮流分布圖

總的有功功率損失為：

有功功率損失率為：

總的電壓降：

電壓損失率：

(5) 不同投切方式的比較

①對電壓降的影響比較

對電壓降的比較見圖6。

圖6 電壓損失率比較散點圖

②有功功率損失率與電壓損失率的比較

表1 有功損失率與電壓損失率的比較

③有功潮流比較

有功能潮流比較見圖7。

圖7 不同方式下無功潮流比較

3 沿線路分散補償中應注意的事項

(1) 補償點數量的問題

沿線路分散補償具有良好的節能效果和改善電壓的作用，但并不是說補償點越多越好，補償點越多，附加投資越大。一般線路補償最多不宜超過三個點。補償不同無功電流引起的有功損耗下降率的關系如表2所示。

表2 補償點數量與無功電流引起有功損耗下降率

(2)補償點的補償容量問題

每個補償點的補償容量宜選90～160kVAR，選的過大，在投切過程中易產生電壓波動，另一方面，降損與改善電壓得不到明顯效果。

(3)帶有分支線路的無功補償

在主干線上補償的電容只能補償電容補償點至電源部分的感性電流，不能補償任何一個支路的感性負荷。若某一分支線路無功負荷比較大時，只能在分支線路的無功負荷中心進行補償。

[1]何利銓.電力系統無功功率與有功功率控制[M].重慶：重慶大學出版社，1995.

[2]戴曉亮.無功補償技術在配電網中的應用[J].電網技術.1999，23(6).

[3]楊秀臺.電力網線損的理論計算和分析[M].北京：水利電力出版社，1985.

[4]徐先勇，王正風.電力系統無功功率負荷的最佳補償容量[J].華東電力，1999(6).

[5]孫鳴，王治國.農村電網無功補償方式的優化[J].農村電氣化，2004，(4).