淺談10kV配電線路無功補償裝置的選型與安裝

摘要：近年來，電網(wǎng)建設(shè)得到了快速的發(fā)展。與此同時，工礦企業(yè)和居民對于電量的需求也越來越高，給原有的配網(wǎng)方式帶來巨大的挑戰(zhàn)。為了保證10kV配電線路供電的穩(wěn)定性和安全性，需要在配電線路上安裝無功補償裝置。文章從無功補償裝置對電網(wǎng)的重要性入手，對常見的無功補償裝置的選型和安裝進行了探究。

關(guān)鍵詞：10kV配電線路；無功補償裝置；無功電壓；設(shè)備選型；電網(wǎng)建設(shè) 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM761 文章編號：1009-2374（2015）19-0148-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.19.073

1 配電網(wǎng)中無功補償?shù)闹匾?/p>

現(xiàn)如今，配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)隨著供電企業(yè)的快速發(fā)展變得日益復雜。而且電力系統(tǒng)的供電經(jīng)濟性、安全性運行也受到了用電量的提高、規(guī)模擴大的影響，使得10kV配電網(wǎng)的經(jīng)濟運行越來越接近極限的承受范圍。由于上述因素的出現(xiàn)，使得電網(wǎng)的無功調(diào)節(jié)能力失去了活力，當前無功缺額緊急運行的狀態(tài)下，電網(wǎng)會變得越來越脆弱，甚至會引發(fā)電網(wǎng)大面積停電事件。所以，供電企業(yè)運維管理人員要對電壓無功控制給予高度的重視。無功補償對系統(tǒng)電壓有著巨大的影響，主要體現(xiàn)在以下三個方面：（1）電壓會由于無功的不平衡而偏移，考慮到負荷的電壓靜態(tài)特性，可以得知，當一個地區(qū)的無功過剩時，會使得電壓升高，相反，無功不足時電壓會變低。某地區(qū)的綜合負荷電壓靜態(tài)特性將會決定電壓是降低還是升高；（2）無功負荷在配電線路中產(chǎn)生的電壓降會隨著無功電壓的升高而增加，隨著無功電壓的降低而減小，因此無功負荷對電壓降有著重要的影響。無功負荷變化越小，電壓降的變化就越小，相反的若無功負荷的變化越大，電壓降的變化就越大，因此無功負荷的變化對電壓有著很重要的影響；（3）電網(wǎng)中無功潮流的流動會使得電壓進行偏移，產(chǎn)生電壓降。

配電網(wǎng)無功補償裝置已經(jīng)成為配網(wǎng)管理和運行中重要的研究方向，具有非常重要的現(xiàn)實意義和理論意義。

2 無功電壓裝置的類型

在電網(wǎng)系統(tǒng)運行中，電網(wǎng)需要向一些設(shè)備提供有功功率，這些設(shè)備稱為感性負荷，包括變壓器、電動機等。電網(wǎng)感性負荷提供的無功功率可以通過同步調(diào)相機等無功設(shè)備進行補償。因為配電線路中無功功率的流動變小，配電線路和變壓器所消耗的功率也會隨之降低。并且電壓保持在一定的范圍之內(nèi)，供電質(zhì)量得到了保證、電壓變得穩(wěn)定，整個電網(wǎng)系統(tǒng)運行變得更加安全經(jīng)濟。在配網(wǎng)正常運行過程中無功補償起到了很重要的作用。無功補償設(shè)備主要有變壓器、并聯(lián)電容器、同步調(diào)相機、靜止無功補償器（SVC）、并聯(lián)電抗器等。下面對各無功補償設(shè)備進行了簡略敘述：

2.1 并聯(lián)電容器

作為電力系統(tǒng)無功補償?shù)闹匾O(shè)備，并聯(lián)電容器在對電網(wǎng)和用戶進行無功補償和控制，并聯(lián)電容器的作用在電壓水平比較低的時候效果較差，因為它雖然可以減少無功電流損耗但是不能使電壓下限減少。并聯(lián)電容器的特點是便于安裝、便于維護同時投資較少、功耗

較小。

2.2 有載調(diào)壓變壓器（簡稱OLTC）

有載調(diào)壓變壓器是一種無功負荷，對電網(wǎng)中的無功功率進行消耗，因此無法作為無功電源。有載調(diào)壓變壓器不僅影響變壓器兩側(cè)的無功功率的分布，而且對變壓器兩側(cè)的電壓狀況也產(chǎn)生改變。當分接頭下降時，無功功率的流量減少，兩側(cè)電壓隨之降低。相反的，當分接頭上升時，分接頭中無功功率的流量增加。

2.3 同步調(diào)相機

同步發(fā)電機作為電源為無功功率電源提供能量，同步調(diào)相機可以根據(jù)配電網(wǎng)上的無功功率的情況進行補償和控制。對于配電網(wǎng)上的無功功率較低時，同步調(diào)相機便可以作為一個電源向配電網(wǎng)絡(luò)上提供無功功率，而當配電線路上無功功率過高時，同步調(diào)相機則會對功率進行控制。同步調(diào)相機通過對配電線路上的無功功率進行吸收，以使得配網(wǎng)電壓降低或通過向配電線路上面釋放無功負荷來使配電線路上的電壓升高，以最終實現(xiàn)對配電線路上無功功率和電壓的控制。

電力系統(tǒng)的優(yōu)化是對發(fā)電機的端電壓、無功補償設(shè)備和有載調(diào)壓器分接頭進行確定。但前提是滿足系統(tǒng)負荷要求以及滿足各類約束條件，最終達到配網(wǎng)的損耗最小等一系列綜合的優(yōu)化問題。由此可見，無功補償設(shè)備在配網(wǎng)無功補償方面具有非常重要的意義，處于不可被替代的地位。

3 無功補償裝置的選型和安裝要點

電力系統(tǒng)無功補償具有非線性、離散性與連續(xù)性相混合、規(guī)模大、區(qū)域性和多負荷水平等特點。在對無功補償裝置進行選型和安裝時要注意：（1）無功補償裝置的規(guī)模較大，電力系統(tǒng)節(jié)點數(shù)N比較大，約束個數(shù)約為3N，變量個數(shù)約為2N；（2）無功補償裝置具有區(qū)域性，電力系統(tǒng)無功補償與控制是一個區(qū)域性問題，研究的只是局面。電壓水平主要是由區(qū)域內(nèi)的發(fā)電機和無功補償設(shè)備所決定的，電壓穩(wěn)定性通常僅取決于區(qū)域內(nèi)的無功平衡狀況；（3）無功補償裝置具有多負荷水平，由于電力系統(tǒng)的負荷水平不盡相同，負荷水平分為單一和多數(shù)兩種，對于多負荷的系統(tǒng)要求采用單一補償方式不能滿足電網(wǎng)正常運行。因此，要針對不同的情況，選擇適合實際的無功補償方式。

對配電站進行集體補償功率，是不同級別的無功，這樣在配電站實施集體補償功率的意義在于使配網(wǎng)的相關(guān)功率參數(shù)增加，從而使網(wǎng)絡(luò)終端的母線電壓得到完善，補償主變壓器的相關(guān)損耗以及一些較高電壓線路的虧耗。這類無功補償?shù)脑O(shè)備通常在特定電壓（10kV）的母線進行安裝，這樣做的好處就是易于維護管理，不足之處在于這類無功補償?shù)男问綄档蛽p耗所起到的作用相對小一些。

對配電線路采取一定的無功補償措施，主要是在一些線桿和線塔上配置相關(guān)的電容，從而起到補償線路無功的作用。進行補償?shù)墓?jié)點不應該太多，監(jiān)管和處理形式應盡可能簡單，補償?shù)碾娙萑萘恳矐摳鶕?jù)情況合理的選擇，與此同時，維護也要盡量簡單，一般采用熔斷器進行過流保護以及避雷器進行過壓保護措施。這類無功補償?shù)男问綖橄嚓P(guān)線路以及配變的實施供應所需的無功，易于運維人員監(jiān)督管理，而且所需資本較小，盈利也相對較快。此類無功補償一般使用在低功率因子且具有較高負荷的線路上。不過由于此類方式使用的是固定補償，因此適應不同環(huán)境的能力相對較差，而且存在補償?shù)牧Χ炔怀浞值葐栴}。

采取隨機無功補償?shù)姆绞?，此類方式是把電壓較低的電容器和電動機并聯(lián)起來，然后經(jīng)由把控、監(jiān)管設(shè)備和電動機一起進行投切的補償方法。這類方法經(jīng)由其無功進行補償，從而降低線路的虧損，而且增加了相關(guān)電動機的輸出。隨機無功補償?shù)暮锰幵谟谙嚓P(guān)裝置工作的時候，此類設(shè)備開始運行，設(shè)備裝置不工作時，補償設(shè)備也停止運行。這樣一來，所需資本就較少，易安置，監(jiān)管維護也相對容易，而且發(fā)生事故的概率也大大

減少。

4 結(jié)語

隨著我國供電企業(yè)的快速發(fā)展，社會上對于電量的需求越來越大，10kV配電線路上的供電壓力也與日俱增，針對10kV配電線路運行的穩(wěn)定性和安全性，無功補償裝置的應用具有重要的意義。本文在對無功補償裝置進行了分析和描述后，對其選型和安裝進行了探究，針對配電線路上不同的無功補償需求，選擇合適的無功補償裝置，以適應10kV配電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行。

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作者簡介：鄒新軍（1969-），國網(wǎng)山東成武縣供電公司工程師，研究方向：電力工程技術(shù)。

（責任編輯：蔣建華）