10kV配電線路無功動態補償配置

歐陽丹

摘要：文章針對10kV配電線路無功動態補償配置問題進行了分析探討，并介紹了無功動態補償的含義和原理，對其節能效益進行了分析。

關鍵詞：10kV；配電線路；無功補償技術；

無功補償在10kV配電線路的應用應該綜合考慮無功補償應用原理、 原則以及相關裝置的安裝位置。科學地進行無功補償應用布局，從整個10kV配電網絡的布局出發，結合其電力輸送損耗特點，合理布局無功補償裝置方位。切實做好無功補償應用技術分析，從根本上為平衡配電波動、降低供電損耗、提高配電網絡安全可持續運行提供技術保障。

1、10kV配電線路無功補償技術原理和原則

（1）10kV配電線路無功補償技術運用的原理。交流電路里，針對純電阻，其元件中負載電壓與電流具有相同相位，而在純電感的負載里電流相對電壓落后了90°，在純電容負載里電流相對電壓提前了90°，即純電容里電流和純電感里電流存在180°相位差，能夠互相抵消。當電源處在供電狀態時，感性的負載便可通過對外釋放能量，來實現能量互相交換，這時感性負荷需要無功功率，可以在容性負荷所傳輸無功功率里得到應有補償，從而達到補償目的，解決無功功率問題。

（2）10kV配電線路無功補償技術運用的原則。①為切實降低線路上無功功率因不斷流動導致有功功率的耗損，補償無功功率要本著就近原則來實行。②針對配變勵磁存在無功損耗這種情況，最好采取固定模式來補償，同時必須充分思考電容器自身性能和運行維護等兩大因素。每個配變無功補償的所處位置不可多于三處，最好是兩處。線路感抗途中消耗無功功率的時候，同時要綜合將無功功率的配變考慮進去。③基于感性負荷的客戶端，要從客戶端所處位置采取無功補償措施，從而補償因變壓器的繞組及感性負荷所產生的無功耗損，同時按照無功負荷變化來自動切換電容器組件。站在長期運行視角上看，在沒有出現過補償情況下，功率補償是越高越好。

2 10kV配電線路無功補償技術探究

2.1 10kV配電線路無功補償技術要求

（1）為確保電力系統安全、穩定、經濟運行，勢必要增強10kV配電線路供電可靠率和可靠性。通過不斷改進農網、城網，在10kV的配電線路上安置無功補償體系，可以大大提高用戶的電壓質量，增強配電網的供電安全性及可靠性。

（2）根據我國電網公司發布的電力行業文件中可了解到，10kV 的功率因數要比0.9大，線損度要比5%小，同時還規定了無功補償在運行中需遵守的問題和電壓質量等條例，遵循此類條例的關鍵在于往10kV中安置電容器，使用自動或固定向融合模式來達到無功補償目的。在供電線路上使用固定電容器組的情況下，線路按照低負荷來計算，在使用自動電容器組時，則按照滿負荷來計算，當自動補償與固定補償有效結合時，就可實現理想效果。

（3）針對農網的情況，主要采取10kV的配網體系，整套無功補償包含集中補償變電站、補償用戶端的低壓和10kV的線路，此外還加上靈活補償。

（4）實行無功補償時，要滿足就地平衡原則，由于農網有著很復雜的配電線路，難以統一方法，因此需要采取自動與固定、集中與分數相結合方法進行，具體做法是，首先在變電所里根據主變壓器其容量15%來配置固定補償的電容器組；其次，在某低負荷或線路的負荷中心處裝置固定補償的電容器；最后在線路的負荷中心上冊裝配自動補償的電容器組。

（5）計算配電線路相應補償容量要按照這條線路無功負荷最小量和無功負荷平均量進行確定，在線路無功負荷最小值比無功負荷平均值小 2/3，要先想到無功功率，能通過裝置固定補償裝置來實現，按照無功負荷最小值解決補償容量確定問題。

（6）無功補償應用技術要考慮減少線損，提高電壓和力率效果，即在線路上裝置電容器來實行多點或單點補償。針對單點補償，它的地址要選擇在距離線路端的三分之二位置，補償容量是無功負荷2/3；針對兩點補償要裝設在距離線路端5/4和5/2處；在負荷很大且線路很長時要有效融合自動補償和固定補償，線路上采取三點分散式補償；對于多點補償最好采取分段分支線的補償手段，補償那些線路較長或分支較大負載的自然功率的因數低路線。

2.2、10kV配電線路無功補償技術應用的容量計算和安裝位置選擇

（1）10KV配電線路無功補償技術應用的容量計算。配電網大多是輻射性電網，它們有著多數負荷點和線路分支。

當全網一共存在n條輻射型的線路，且線路輸送無功功率數共為 Q，在將并聯的電容器裝設好后，容量為Qb，這時線路損耗有功功率是△P=（Q-Qb）2R/U2，即α△P/αQb=-2R/U2（Q-Qb）=γeq，同時γeq=-[（Ka+Ke ）Kb/βT+△Pb]，基于這個公式，△Pb表示補償裝置每單位損耗的有功功率、Qb表示最優的補償容量、Ka乃補償裝置每年折舊所需維修的比例、Ke 是補償裝置每年需要投資的回收比率、Kb是補償裝置綜合投資的單位量、T表示補償裝置年運行的小時數、β單位有功其電度的價格、γeq則是最優網損的微增率。因此，可以得到全網最優的補償容量是 Qb=Q+U2γeq/2R，該式中Qb便是全網補償容量最優值、Q表示全網無功負荷總額、R全網電阻等值、U全網電壓平均值。

（2）10kV配電線路無功補償技術應用的安裝位置選擇。電容器組通常情況下不在干線上安置，大多數均分別安裝在各個分支線上面，然后各分支線補償容量將配電的變壓器其容量，根據一定比例在全線路總補償容量上進行劃分，確保每個分支線分配的無功功率能就地維持平衡，盡可能降低干線輸送無功負荷總額，要求每組的容量不能比150VA大。

2.3 補償電容器控制與保護

補償電容器控制與保護，主要是考慮選擇何種補償容量、安裝的地點以及自動化控制裝置控制原理適用與否等。控制原理是否合理決定著補償效果和補償裝置利用率。由于高壓配電線路負荷的變化、 負荷的性質、網絡的結構以及線路導線粗細存在不同程度的差異，所以各地各線路補償控制的原理也存在不同。

（1）控制原理。①功率因素的控制原理，設置好功率因素的上下限以及無功的返回值，以達到控制電容器組的目的，這控制原理在線路負荷較重場合適用，線路輕載場合不適宜，缺點主要是當線路輕載情況下，因功率因素較低，對于補償裝置不適合將電容器投入；②電壓無功的控制原理，設置好電壓因素的上下限以及電壓的返回值，以達到控制電容器組的目的，這控制原理在負荷變化頻繁和較大波動場合適用。

（2）裝置保護。一般情況下，在開關的控制箱里設置自動控制的設備，根據戶外的補償裝置運動特點與環境特殊性，對應的自動化控制裝置也應該基本來確保補償裝置的安全有效運行。

（3）數據管理。抄表目的在于抄取記錄、時鐘校準、擇選控制策略、修改控制的定值等，并且在運用后臺管理相關軟件基礎上，分析記錄數據，以此來判別控制原理適用性以及控制定值合理性。

（4）自動化控制裝置主要功能。以WZK-I為例，WZK-I高壓電容器其自動化控制裝置有著健全監測功能，并且在現場可以選擇不同控制原理，同時有不同方式抄表接口能夠選擇。它主要功能是：①記錄的功能，將每次動作之前與之后電流、電壓、動作時間以及無功功率都要記錄到位，與此同時記錄電容器其運行的總時間、動作次數，整點時間功率因素、功率、電流、電壓以及每天最大最小值和出現的時間；②電測參數的監測功能，實時監測功率、無功功率、電流以及電壓等因素；③保護功能，保護功能包括缺相、電容器的放電時間、過流速斷、過流、欠壓、過壓等功能；④控制功能，這功能主要體現在自動化控制裝置的內部安置有五套控制策略，用戶可以在現場選擇合適的方案來控制；⑤通信接口，接口配置的是RS232，可以選擇GPRS的抄表接口或無線電，能夠抄取自動化控制裝置實時電測的參數、記錄值和控制定值；⑥顯示功能，可以實時顯示當前工作狀態、過流速斷在保護時電流值、控制定值、補償的總時間、動作的次數、檢測電參數以及顯示時鐘等。

3、結束語

綜上所述，電力體系分布合理與否，不僅直接決定著電能提供質量的高低，還關系著電網運行經濟性和安全性。因此，做好配網的無功補償工作，能有效降低損失，起到提高電網安全的作用。