淺談10kV配電線路的無功補償

龍田廣

摘要：電力系統無功功率補償和無功功率優化是電力系統安全經濟運行、降低損耗的重要組成部分。文章討論了10kV配電線路的桿上無功補償方式，主要包括10kV線路無功補償補償點個數的選擇、補償位置的確定、補償容量的確定等內容；分析了無功補償裝置運行管理要求以及線路電容器補償的特點，并結合實際對10kV線路無功補償的效益進行了分析。

關鍵詞：10kV配電線路；無功補償；補償位置；補償容量；電力系統 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM714 文章編號：1009-2374（2016）24-0148-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.24.074

無功功率和有功功率一樣是輸配電網中不可缺少的組成部分，無功功率對配電網乃至整個電力系統的正常運行都是十分重要的。長距離輸送無功功率會造成有功功率的損耗和電壓質量的降低。無功補償的要求是：集中補償與分散補償相結合，以分散補償為主。一般在負荷密集的地方進行補償，不僅要求在變電站母線進行集中補償，同時也要在配電線路、變壓器和負荷側進行分散補償，以實現無功的就地平衡。由于負荷側隨機補償、隨器補償、隨荷補償等補償方式的不充足或根本沒進行補償，10kV線路上仍存在大量的無功負荷。在10kV線路上并聯電力電容器進行就近補償，減少無功在線路上的長距離輸送，降低線損，這就是本文所討論的10kV配電線路的無功補償。

1 10kV線路無功補償的設置原則

在配電線路桿塔上并聯電容器，以實現對線路無功補償的方式，需同時考慮線路補償點的個數、補償點的位置以及補償容量。下面以一條普通的10kV配電線路的干線運行情況為例，說明補償點數量、位置及補償容量的確定原則。

1.1 補償位置的確定

無功補償裝置安裝地點的選擇應遵循無功就地平衡的原則，盡可能減少在主干線上傳輸的電流。電容器組在10kV線路上裝設位置的計算公式：

Li=2i/（2n+1）L

式中：L為線路長度；n為電容器組數；Li為第i組電容器的安裝位置距線路首端的距離；i=1，…，n。

1.2 線路無功補償容量的確定

配電線路安裝電容器組的容量選擇是按最大限度降低線損的原則來確定的。對于一般情況而言，當該配電干線中有n個補償點時，得到第i個補償電力電容器補償容量的計算公式：

Qi=2iQ/（2n+1）

式中：Q為線路首端傳輸的總無功功率。

1.3 補償點數量的選擇

第i個補償點的網損降低率：

η=[1-1/（2i+1）2]×100%（i=1，2，3，

…，n）

根據上式，得到網損降低率隨10kV線路中補償點個數變化的曲線如圖1所示：

圖1

由圖1可知，隨著補償點的增多，網損降低率越高，補償效益逐漸提高，在n=4時，網損降低率的增加已經變得很小，因此配電線路的補償點一般不多于4個。

10kV線路補償電容器裝置一般安裝在戶外電桿上，一般不設自動投切裝置，所以進行的是固定補償。因此補償的電容器容量應選擇為線路流動的最小無功負荷，以避免無功倒送，所以應先實測用電低谷時的無功負荷，以得到線路的最小無功負荷值，再確定無功補償容量。根據以上公式和原則，可總結補償點數量、位置及補償容量的關系如表1（Q為該線最小負荷時無功功率值，L為線路總長度）：

由表1可見：配電線路上安裝的電容器數量越多，網損下降越明顯，但同時也增加了投入的費用，對運行維護造成影響。而且隨著電容器組數的增加，增加單位補償容量對應的網損降低率減少，所以對于一般負荷均勻的配電線路，安裝一至兩組電容器為宜。

總的來說，配電線路上無功補償裝置可按以下三點原則來配置：（1）在負荷較重的10kV配電線路的支線上，可各安裝一組電容器，裝設地點在距支線首端的2/3處，補償容量設置為該支線無功負荷平均值的2/3；（2）在干線距首端2/3處裝設一組電容器，容量為經分支線補償后全線剩余無功負荷的2/3；（3）10kV線路補償的重點是長度較長的線路和負荷較重的線路，主要針對干線超過12km的，超過經濟電流密度的配電線路進行補償。對于那些負荷小的線路（鐵損70%以上）暫不宜安裝，以免深夜負荷小電壓過高時增加鐵損，從而增加

線損。

4 效益分析

以下選取白坭供電所的部分10kV線路作為實例，分析無功補償在10kV線路上的應用效果和實際效益。白坭供電所的白坭變電站10kV金竹線、龍池變電站10kV甪里線屬于公用線路，主要以居民用戶為主，線路較長，用戶數較多，用電高峰期線路負荷較重，損耗較大，經常有用戶反映電壓低的問題。

為此，在白坭變電站10kV金竹線的主干線安裝兩臺無功補償設備，負荷較重的分支線上安裝一臺無功補償設備，共3個補償點；在龍池變電站10kV甪里線主干線上安裝一臺無功補償設備，負荷較重的其中一條分支線上安裝一臺無功補償設備，共2個補償點。2010年8月對白坭變電站10kV金竹線、龍池變電站10kV甪里線的無功補償設備使用情況和用電負荷情況進行測試、計算。其中，白坭變電站10kV金竹線的功率因素由補償前的0.9提高到補償后的0.95。實際降低損耗50687kWh，按每月0.62元/kWh的電價計算，實際經濟效益31426元；龍池變電站10kV甪里線的功率因素由補償前的0.89提高到補償后的0.95。實際降低損耗26287kWh，按每月0.62元/kWh的電價計算，實際經濟效益16298元；龍池變電站10kV甪里線主要是農村負荷，線路較長，線路末端電壓較低。安裝無功補償設備后，經測試，提高了0.38kV電壓8V左右，減少了用戶電壓低的報障情況。

可見，無功補償對提高電壓質量起到了顯著的效果。無功補償不僅能夠降低線路損耗，而且是一種有效的可行的調壓措施，對10kV線路乃至整個電力系統都起到積極的作用，帶來了良好的經濟效益。

5 結語

10kV線路的桿上無功補償和變電站集中補償、配變低壓補償、用戶側就地補償都是電網無功補償的重要補償方式，10kV線路的桿上固定補償以線路無功負荷作為補償對象，補償效果較好、設備利用率較高、投資較小，但因為補償設備安裝于桿上，維護起來不太方便，同時易出現保護不易配置等工程問題。隨著科技的進步和電力系統的發展，未來將會出現更多新型的、多功能的無功補償設備，如近年的諧波無功補償裝置等，使電網的無功補償方式更合理、更經濟、更安全。

參考文獻

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（責任編輯：秦遜玉）