試析10千伏配網輸電路的無功優化補償

摘要：隨著電力事業的快速發展，我國電網覆蓋面積越來越大。在電網配置中，10千伏配網輸電路無功補償得到了普遍應用。在部分農村地區，因為供電功率因數比較低，所以，在10千伏配網輸電路中安裝恰當的無功補償裝置，是減小電網運行損耗、提高電網運行效率的重要手段。本文在介紹相關概念及原理的基礎上，分析10千伏配網輸電路無功優化補償方案，為10千伏配網輸電路的正常運行提供可靠依據。

關鍵詞：10千伏；配網輸電路；無功補償

隨著生產力的快速發展，電子產品的不斷運用，人們生活、生產對于電力的需求量也在逐漸增加。近些年來，在人們生活水平不斷提高的形勢下，各種電子產品也逐漸應用到了各個家庭中，致使電力企業供電能力和電力用戶消耗能力之間出現了巨大的矛盾。為了緩解電力緊張對人們生活、生產的影響，充分發揮電力能源的作用，一定要加大無功補償策略的運用，以此來降低輸電路電能損耗量，改善供電質量，進而促進電網的正常運行。

一、相關概念及原理

（一）功率因數與無功功率補償

功率因數指的就是在電網運行中，電氣設備、變壓器、電動機等既有電感又有電阻的電感性負載，在電壓與電流相量之間具有一個相位差，其相位角的余弦為cosθ，此為功率因數。功率因數主要就是有功功率與視在功率的比值，是對電力用戶用電設備使用情況、電能利用情況、用電管理情況的體現，是一項非常重要的技術指標。

無功功率補償指的就是將感性負載與容性功率裝置連接在同一電路中，當感性負載釋放能量的時候，容性功率裝置就會吸收能量；當容性功率裝置釋放能量的時候，感性負載就會吸收能量，所以，兩者之間的能量是互相轉換的，感性負載吸收的無功功率可以在容性功率裝置輸出的無功功率中得到補償。

（二）無功補償原理

在交流電網系統中，無功功率作為一種根本特征，在電網提供感抗負載時，就會供給兩種功率：無功功率、有功功率。其中，有功功率就是將電能轉變成其它形式能量，如機械能、熱能、光能等。無功功率主要運用在電路磁場與電場中，并且在帶有感抗的設備中構建與維持磁場。如電能轉變成機械能，使電動機的旋轉磁場驅動轉子轉動；電能傳送中，主要就是在變壓器中構建交變磁場，所以，無功功率作用非常大。在交變磁場中，因為一個周期釋放與吸收的能量可以互相抵消，所以導致能量沒有損耗，此種功率就是感性無功功率，如果在一個周期內，上半周充電和下半周放電的功率一致，那么就是容性無功功率。

在正常情況下，電力用戶端不僅可以在電源上獲取有功功率，還可以獲取無功功率。無功負荷一般均會產生以下問題：其一，在發電機供電的時候，普遍存在著發電機輸出功率小的問題；其二，在變壓器供電的時候，因為視在功率確定，當無功功率增大時，就會降低電能傳輸量；其三，隨著無功功率的不斷增大，不僅會減小電力用戶端電壓，還會增大線路電能損耗。

無功功率補償原理：將感性功率負荷和容性功率負荷裝置并聯在同一電路中，當感性功率負荷釋放能量的時候，容性功率負荷就會吸收能量；當容性功率負荷釋放能量的時候，感性功率負荷就會吸收能量，在此兩種負荷中，能量是互相交換的。由此可以看出，感性功率負荷吸收的無功功率就可以在容性功率負荷輸出無功功率中獲取補償。

二、10千伏配網輸電路無功優化補償方案

在10千伏配網輸電路運行中，合理選擇無功補償點與補償容量，可以在確保系統電壓水平的基礎上，增強系統電壓的穩定性，減少無功功率的遠距離傳輸，在一定程度上減小了有功電網損耗，降低了發電成本。通常情況下，配網輸電路無功優化補償方案有：變電站集中補償方案、配電線路補償方案、配電變低壓集中補償方案等。

（一）變電站集中補償方案

針對輸電網無功平衡而言，主要采用變電站集中補償，其裝置有靜止補償器、并聯電容器、同步調相機等，目的就是調節輸電網功率因數、補償主變無功損耗與提高終端變電所電壓。因為補償裝置主要安裝在10千伏母線上，對負荷無功功率進行補償，因此，具有管理簡單、維護便捷的特點，但是此種補償方案無法降低配電網損耗。

為了實現變電站無功功率及電壓的綜合控制，主要通過調節電容器組合有載調壓抽頭的并聯狀態予以完成，其方法為九區圖法。但是通過實踐研究表明，投切太過頻繁就會對電容器開關和分接頭的使用年限產生不良影響，并且增加運行維護的工作量，因此，在實際工作中，要對操作次數進行合理確定。如果應用電力電子開關，那么不僅會增加控制成本，還會增加開關功率損耗，為此，需要對變電站高壓電壓無功控制技術進行深入研究與改進。

因為變電站無功補償能夠提升高壓電網功率因數，對平衡系統無功與維持變電所母線電壓有著重要作用，所以，可以根據負荷增加情況對變電站無功補償容量進行合理設計與安排，在確保電壓運行穩定與無功補償效果良好的基礎上，盡量減少電容器組投切開關操作次數。

（二）配電線路補償方案

因為大多數公用變壓器均沒有安裝低壓補償裝置，加之變壓器消耗的無功功率較大，致使變電站與發電廠擔負的無功缺額較大。當大量無功沿著線路傳輸的時候，就會造成配電網損耗非常大，在此形勢下，可以進行配電線路無功補償。

配電線路無功補償主要就是在線路桿塔上安裝電容器，以此來實現無功補償。因為線路補償距變電站的距離較遠，所以，普遍存在著控制成本高、維護工作量大、保護難配置、安裝環境惡劣等情況。為此，補償容量設置不宜過高，如果太高就會出現線路輕載的問題，進而發生過補償、過電壓等情況。除此之外，因為桿塔空間有限，在同一桿塔上安裝太多電容器，不僅不安全，還會影響電容器散熱。同時，在實際工作中，注意補償點的設置，不要過多，保證控制方式從簡，禁止使用分組投切控制；保護從簡，主要采用氧化鋅避雷器、熔斷器對多電流與過電壓現象予以保護。

（三）配電變低壓集中補償方案

在無功補償中，配電變低壓集中補償方案是一種應用最為普遍的方式。隨著電力用戶日負荷量的不斷增加，跟蹤負荷波動、微機控制等的廣泛運用，其總補償容量在幾十到幾千不等。通過配電變低壓集中補償方案的運用，可以提高電力用戶功率因數，平衡在線無功，減小配電網損耗，增強電力用戶電壓質量。

配電變低壓集中補償方案的優勢主要有：補償之后功率因數比較高，具有良好的降損效果，但是因為配電變壓器數量較多，安裝較為分散，導致補償投資較大，運行維護工作量較大，進而要求廠家生產一些成本較低的高質量裝置。

結束語

總而言之，在10千伏配網輸電路運行中，必須重視無功補償的運用，保證無功補償設備配置的合理、科學，盡量實現調壓與降低線路損耗的結合，實現降損目的；同時，加強集中補償與分散補償的結合，保證補償效果良好。在10千伏配網輸電路無功補償中，主要可以采用變電站集中補償、配電線路補償、配電變低壓集中補償等方式，對提高電網運行功率因數與運行效率有著積極意義，值得深入研究。

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