低壓配電系統無功補償的配置選擇與經濟效益探討

莫沃林

廣東電網有限責任公司江門供電局 廣東江門 529000

摘要：本文主要對低壓配電系統無功補償的作用及原理、方式和配置選擇、運行數據和經濟效益進行了論述，以期為企業節約電力能源作出貢獻。

關鍵詞：低壓配電；無功補償；配置選擇；經濟效益

一、前言

隨著城市經濟和人民生活水平的不斷提高，電力需求的增長迅速，電力供需矛盾日益突出，電力供應的嚴重不足已制約了國民經濟發展的速度。而要緩解當前乃至今后一個時期電力供需之間的矛盾，并從根本上解決問題，除了增加發電量這一主渠道外，采用各種節電措施，最大限度地利用現有各種電力設施資源也是非常重要的。利用無功功率補償技術來挖掘現有電力資源潛力，是一種能夠迅速見效的、切實可行的措施之一，同時也能夠節約大量的電力能源。本文主要對低壓配電系統無功補償的作用及原理、方式和配置選擇、運行數據和經濟效益進行了論述，以期為企業節約電力能源作出貢獻。

二、無功補償的作用和原理

無功是電能傳輸和轉換過程中以及電網穩定不可缺少的，也是部分用電設備（尤其是電動類設備）為保證正常使用所必須的。電力系統的無功補償和無功平衡是保證系統穩定和降低線路損耗、提高效益和保證電能質量的基本條件。無功補償對配電網系統的主要影響和作用有以下幾個方面：

（1）對配網損耗的影響和作用

線損率是影響供電企業經濟效益最主要的因素之一，特別是縣級供電企業，如何降低線損率是每一個供電企業必須面對的一件事情，不少企業雖然重視對線損問題進行管理和研究，但無功補償作為降低線損的重要手段之一，未能得到大多數的人的認識。

我們知道，用電設備吸收系統的有功為P=UIcosΦ，從式中可知，當P，U為定值時，提高功率因數cosΦ，電流I將減少，由于線損△P=I2R，式中線損△P和電流I的平方成正比，R是恒定不變的，電流下降線路損耗降低，因此，實行無功補償，提高功率因數，將大大降低配網的線損率，提高供電企業經濟效益。

（2）對供電電壓的影響和作用

隨著社會對供電電壓質量要求的日益增加，電壓質量的好壞將直接影響許多產品的質量和人民的日常生活。由于電流在線路中的流動，在線路的首端和末端電壓會產生一定的差額，我們稱壓降，ΔU=IR，如上所述，相同定值的P，功率因數cosΦ的提高，電流下降，壓降也隨之下降，從而達到提高末端電壓的目的。

（3）對配電變壓器供電能力的影響和作用

配電變壓器的供電能力指標是標稱視在功率S，S=UI，如上分析，當供電電壓不變時，在負荷點進行無功補償將減少從系統吸收的無功電流，從而降低該負荷點吸納的負荷電流，配電變壓器將能夠提供更大的有功供應能力。此外，由于電力系統普遍實施了對用電客戶的功率因數考核，負荷端實行無功補償后客戶的功率因數將符合國家有關標準要求，減少了客戶的無功電費支出，為客戶節約了生產成本，提高了經濟效益。

我國無功補償導則規定：無功補償應該遵循“全面規劃、合理布局、分級補償、就地平衡”原則，目前配電網中普遍采用“分散和集中、固定與自動相結合”的方法。主要有3 種補償方式：1）在變電站10kV母線按主變容量的15%左右集中安裝補償電容器組；2）在用戶配變低壓側分散安裝低壓補償電容器柜；3）在10kV線路若干負荷中心處或線路23處集中安裝10kV線路補償電容器組。與前2 種方式相比，第3 種補償方式采用在負荷側進行桿上無功補償，其效益相當明顯。在10kV配電網采用桿上無功補償方式，即將戶外并聯電容器安裝在架空線路的桿塔上，以進一步提高配電網功率因數，達到降損升壓的目的。這種無功補償方式與在各公用變壓器低壓側分散補償方式相比，有著補償裝置集中，設備利用率高，便于管理和維護的優點；而且也能彌補公用變壓器低壓側缺少無功補償的缺陷，減少了大量無功的沿線傳輸；此外基本不用占用土地等資源，尤其是在線路較長（5km以上）、功率因數較低（0.9以下）的配電線路上，在負荷側進行桿上無功補償，其效益將相當明顯。但如何確定補償地點和容量，使線損或年支出費用盡可能少，同時又不會顯著增加運行的維護工作量，達到安全可靠運行目的。

三、配網無功補償的方式和配置選擇

目前1OkV配網的無功補償方式很多，根據電壓等級分1OkV線路補償和400V低壓補償，根據投入方式可分為固定補償和自動補償，根據補償安裝地點可分為變電站1OkV母線集中補償、配變臺區低壓集中補償和用電設備點補償等。

1OkV線路補償即將補償電容安裝在1OkV線路上，安裝地點一般在主要無功負荷落點段，以減少無功電流在線路上的流動為原則，可以裝一組或多組，可采取固定補償和自動補償相結合方式，固定負荷補償無功負荷的基本部分，保證低谷時段無功負荷的需要，自動補償針對無功負荷變動部分自動補償的投切控制方式比較多，定時、電壓、無功功率或功率因數等都可以作為控制的物理量，現在無功補償裝置生產廠家一般多采用無功功率或功率因數作為控制物理量，即當負荷吸納的無功功率超過定值或測定功率因數低于額定值時投入電容補償，反之則切除。吸收無功功率較大的用電設備宜在設備安裝地裝設補償電容，用電設備端的補償裝置一般采用固定補償和手動投切方式。

四、無功補償裝置運行數據和經濟分析

根據以上分析，筆者選擇了兩臺配變進行臺區無功補償研究及數據分析，選擇一個動力用戶進行用電設備端無功補償研究及數據分析。具體運行數據表l。

（1）臺區補償（如表1）

變臺名稱配變A配變B

配變容量400KAV250KAV

補償容量90Kvar50Kvar

cosΦ補償前0.71～0.850.75～0.87

補償后0.91～0.950.93～0.96

配變有功出力提高%15.511.3

線損率%補償前12.514.4

補償后6.87.3

降低百分點5.77.1

月經濟指標數據補償后實際月供電量11680045400

折算成補償前月供電量12003847823

節約電量kWh32382423

節電率%2.75.0

節電價值（元）1975.181478.03

注：節電價值按公司停電單價0.61/kWh元計算

（2）用電設備安裝點補償

從表1可以看出，在臺區安裝低壓無功補償裝置、可以大幅度降低無功電流流動時產生的損耗，提高功率因數和配變供電能力、并且每個月可獲得相當可觀的節電收益，目前市場上銷售的無功補償裝置（30～l00kvar全自動智能型）價格在1.3到1.8萬元之間，與之比較，約一年左右時間即可以收回補償裝置投資成本。

從表2可以看出，在用電設備安裝地點補償無功，可以提高功率因數，從而減少被考核的無功電費支出，約6-10個月即可以回收補償電容的投資成本。

設備功率

KW補償電容

Kvar用電量

kWhcosΦ月電費

（元）其中無功電費

（元）

補償前500144000.829346851

補償后5010138000.9381420

五、結語

10kv配網無功補償適用于各供電企業和各用電客戶，特別是縣級供電企業，加強無功的管理對降低線路損耗，提高電壓質量意義重大。無功補償應盡量按照就地補償的原則進行，盡量避免無功電流在線路中流動，無功補償裝置應考慮選用智能型設備，配網建設規劃應科學合理選擇無功補償量和補償點，在業擴報裝和客戶用電工程接入配網系統時應嚴格按服國家規程規定要求配備相應的無功補償設備。

參考文獻：

[1]張勇軍，任震，廖美英等.10KV長線路桿上無功優化補償[J].中國電力，2000

[2]陸東生.10kV配電線路非節點無功優化算法[J].江蘇電機工程，2006，（2）：36-38