10kV配電線路無功補償與節(jié)能降損方法

【摘 要】本文主要分析了10kV電容補償運行的問題以及特點進行探討，并提出了一些改進配電網無功補償優(yōu)化的方式。

【關鍵詞】配電線路；無功補償；降低損耗

0.前言

配電網的無功補償應以配電變壓器低壓側集中補償為主，以中壓補償為輔。在10kV配電線路上進行分散補償，具有投資小、回收快、補償效率較高、便于管理和維護等優(yōu)點，能顯著改善電力線路的運行性能、降低電能損耗、提高供電網絡的電壓質量，適合于功率因數(shù)較低且負荷較重的長配電線路。供電公司采取更換導線截面，縮短線路供電半徑，動力用戶加裝無功補償裝置等措施，雖然收到了一定的成效，但是部分負荷重、供電半徑大的10kV公用線路， 線損仍然居高不下、電壓質量偏低的狀況未得到根本解決。經過全面細致地分析和現(xiàn)場查勘， 決定在這些農網線路上加裝線路無功補償裝置此項技術手段來實現(xiàn)降損、提高線路的傳輸功率和功率因數(shù)、提升供電質量的目的。

1.10kV電容補償在運行中存在的問題

（1）無功補償支路數(shù)過少時，可能造成有效補償容量過大。在無功補償支路中，往往沒有電抗器配置，因此無法有效抑制合閘涌流。目前，電抗器的配置電抗率大部分為1%，少量為6%，還有極少量為12%，對抑制合閘涌流及諧波有一定的作用。電抗器的電抗率應根據(jù)裝設點諧波情況，結合實際、科學配置，而不應該參照統(tǒng)一模式，按固定電抗率的參數(shù)配置。

（2）由于設計方面的局限性而引起諧波放大，使背景電壓總諧波畸變率偏高，并頻繁造成補償裝置過載、運行故障等事故，如熔絲熔斷、爆炸、鼓肚等。在部分補償點，因諧波放大或過載，補償裝置在很多情況下甚至無法投入運行。

（3）部分補償裝置采用三角形接線方式，當系統(tǒng)發(fā)生故障，或發(fā)生操作過電壓時，設備的正常運行存在一定的安全隱患。

（4）10kV系統(tǒng)中無功補償?shù)膽妹孑^廣，如能將這些補償裝置的改造與諧波污染治理、無功電壓優(yōu)化控制、綜合自動化改造工作結合考慮，將有助于改善配網面臨的較為突出的電能質量問題。

2.配電網無功補償方式優(yōu)化

2.1特點

10kV配電網中的無功補償必須重視系統(tǒng)的特點，不能因為其電壓等級低、補償容量小而忽視補償設備對系統(tǒng)側的影響。如果需降損的線路能基于一個完善的補償方案來進行配置，那么系統(tǒng)的收益將比分散的純用戶行為的補償方式要大得多。

配電線路的分散補償是根據(jù)每條線路所帶負荷選取1～3個位于線路末端的中心點進行補償。每個點裝一臺三相大容量的電容器（60、75、100kvar）。補償容量一般按配電變壓器總容量的5%～10%考慮為宜，并據(jù)此來選擇容量相近的標準容量電容器。這種補償主要是補償配電線路本身和所在配電變壓器的無功損耗。其作用是以降損為主，同時能夠提高線路末端電壓。當線路電容器固定安裝不需投切時，容量不宜選擇過大，要防止在低谷負荷時向變電站倒送無功功率。10kV配電線路可選用BWF-11-100-3W十二烷基苯電容器進行補償，這種電容器內部裝有放電電阻和保護熔絲，比較適合露天運行的條件，比在變電站補償要節(jié)省投資。

2.2無功補償?shù)膬?yōu)化

配電網的無功補償裝置調整及優(yōu)化應根據(jù)無功負荷的需求進行。主要包括以下幾點：

①安裝并聯(lián)電容器，提高電壓質量，降低線損在系統(tǒng)無功不足或聯(lián)網線路較長時，改變變壓器分接頭來調整電壓的作用不大。此時，一般采取在變電站或配電線路上安裝電容器進行無功補償，減少線路無功分量，使線路損耗降低，同時還能減少電壓損失，提高運行電壓，進一步降低電網損耗。②目前，許多農電企業(yè)及排灌站由于對電網認識不足，無功的概念比較模糊，不能有效地利用無功就地補償來提高電壓，降低損耗。實際上就地平衡無功，不僅是電網的要求，而且對用戶有著極其可觀、長久、直接的經濟效益，是典型的技術創(chuàng)收、增收。在農網中，無功負荷主要有三種，即：電動機、變壓器和線路。電動機和變壓器在建立磁場時需要消耗大量的無功功率，如果這些無功功率不能就地平衡，需要變電所提供，則cosφ值將很低，在電網中，線路和變壓器的可變功率損耗（銅損）為： P=3I2R=R=R

當負荷的功率因數(shù)由1降至cosφ時，有功損耗將增加的百分數(shù)為：

δP%=（1/cos2φ-1）×100%

因此，提高負荷的功率因數(shù)與降低線損的關系為：

δP%=（1-cos2φ1/cos2φ2）×100%

式中： cosφ1——負荷原來的功率因數(shù)

cosφ2——負荷補償后的功率因數(shù)

③應用電壓無功自動控制（VQC）技術。VQC采用“井”字形原理進行無功電壓綜合控制，測量精確、功能齊全、效果較好。這種補償方法存在的問題是：VQC要求在無功很充足的情況下才能采用；還要求電容器每段母線至少分兩組，否則沒有意義；同時，由于VQC機械調整變壓器分接開關和電容器投切開關，動作次數(shù)頻繁，從而降低了可靠性。③推廣動態(tài)補償新技術。無功功率動態(tài)補償裝置通常包括同步調相機、飽和電抗器、晶閘管控制電抗器、晶閘管投切電容器、混合型靜止補償裝置以及靜止無功發(fā)生器等。具體選擇應根據(jù)實際需求，主要應綜合考慮動態(tài)補償裝置應用的必要性、有效性、可靠性、經濟性和合理性，并進行認真比較，慎重選型，以使其能取得較好的成效。④目前，配電系統(tǒng)和一些大型煉鋼企業(yè)采用晶閘管投切電容器（TSC）較普遍，TSC是基于無觸點、無沖擊電流的開關，而應用于電容器投切并進行配電網無功補償?shù)脑O備。可以補償周期性變化負荷的無功需求，且不向系統(tǒng)注入暫態(tài)或高次諧波。同時，TSC具有響應速度快、運行可靠性高、使用壽命長的優(yōu)點，其分級和分相補償方式能滿足電力系統(tǒng)的補償要求。應用中，應對變電站側的無功需求進行基底和變量兩部分的定量分解，對基底部分采用固定聯(lián)接補償設備進行補償；而對變化量部分則使用大功率電力電子器件進行無觸點的快速投切補償，達到靈活調節(jié)補償和調壓的目的。目前，TSC在變電站中應用較多，以便動態(tài)補償配電系統(tǒng)中的無功。各種無功功率動態(tài)補償裝置的性能與特點比較。

3.注意安裝無功補償裝置的事項

由于桿上安裝的并聯(lián)電容器遠離變電站，容易出現(xiàn)保護不易配置、控制成本高、維護工作量大、受安裝環(huán)境和空間等客觀條件限制等工程問題。因此，桿上無功優(yōu)化補償工作必須結合以下實際工程要求來進行。（1）補償點宜少，一條配電線路上宜采用單點補償，不宜采用多點補償。（2）控制方式從簡，桿上補償不設分組投切。（3）補償容量不宜過大。補償容量太大將會導致配電線路在輕載時的過電壓和過補償現(xiàn)象；另外桿上空間有限，太多的電容器同桿架設，既不安全，也不利于電容器的散熱，線路分散補償時電容器組的容量應控制在150kvar及以下。（4）接線宜簡單。最好是每相只采用一臺電容器裝置，以降低整套補償設備的故障率。（5）保護方式也要簡化。主要采用跌落熔斷器和氧化鋅避雷器分別作為過電流和過電壓保護，其熔斷器的額定電流按電容器組額定電流的1.43～1.55倍選取；150kvar及以上的電容器組應采用柱上斷路器或負荷開關自動控制。

4.結束語

由此可見，在10kV線路安裝無功補償裝置，對10kV線路電壓的調節(jié)有積極的促進作用，是調壓措施的一種補充，具有很強的可行性和可操作性。同時對降損起到了良好的效果，具有可觀的經濟效益。 [科]

【參考文獻】

[1]徐懿，陸東生，馮小明.10kV線路無功優(yōu)化補償系統(tǒng).高電壓技術，2007（07）.

[2]董玉琴.10kV 配電網無功功率平衡及優(yōu)化補償[J].甘肅電力技術，2008（3）：11-13.