10kV城市配網無功補償優化設計的研究

喻光禮

摘 要：無功電力對于供電系統的正常運行存在著直接的影響，在供電實踐中，需要采取措施有效的解決無功補償所存在的問題，對于電力的發展影響深遠。

關鍵詞：10kV；城市配網；無功補償；優化設計；研究

引言

電力系統在正常運行中通過使用無功優化以及無功補償的方式能夠有效的降低電網運行中的線損，同時可以全面提升整個電網系統的安全性，這也是電力供電系統中未來發展的主要方向之一。本文從當前的國內外無功補償優化設計方面進行綜合的分析和研究，就當前無功補償方面所存在的問題展開研究和分析，以更好的促進電力技術的發展。

1 相關理論

1.1 無功補償的基本原理

在正常供電的過程中，電感負載通常都需要補償大量的無功功率，在實踐中通常有兩種方法可以提供：一是輸電系統，二是補償電容器。如果是第一種情況，在設計的過程中，需要充分的考慮到有功功率，同時還應該考慮到無功功率。輸電系統進行無功功率的傳輸，就會給整個線路與變壓器帶來加大的電力損耗，從而導致了電力企業的經濟效益受到影響。補償電容器可以給整個系統提供無功功率，從而還能夠有效的防止電能消耗。

1.2 無功的經濟補償

根據電力系統的實際情況來分析，高壓側或者低壓側都能夠實現補償。但是低壓側的補償會更好的降低輸電過程中電能的損耗，還能有效的提升變壓器、輸電線路以及負載端的電壓，也就是說補償電容器的安裝位置距離負載端越近，經濟效益也就越高。

2 無功補償的原則

根據實際情況綜合布置，并且合理進行補償，保證系統的合理性，主要內容如下。

保證總體與局部的平衡，要能夠實現供電網絡的總體平衡，同時還應該確保各個分支部分的平衡性。

集中補償與分散補償相結合，分散補償作為主要的補償方式，將整個線路中負荷集中的位置實施全面的補償，既應該在變電站的位置上實現集中的補償，還應該在配電線路、變壓器以及用電設備位置上實施分散補償，從而可以確保整個線路內實現平衡性，降低長距離輸送所存在的電能損失。

降損與調壓相結合，以降低電能損耗為主要目的，同時還可以進行調壓。該方法一般應用在遠距離輸電中，且分支線路多、負荷分散等線路中，該線路的能量損失量比較大。如果需要對該線路進行補償，可以大大提升整體線路的供電能力。

供電部門與用戶補償結合在一起，從供電實際情況來分析，當前的無功消耗有60%都出現在變壓器上，其他的部分則存在于用戶中，如果二者結合起來，可以有效的方式輕載或者空載的過時補償的存在，補償的效果也就難以顯現，效果也不是很好。

3 10kV城市配網無功補償優化設計

從上文中的總結可以了解到，無功補償對于10kV城市供電網絡來說是很重要的，其優勢主要有以下的幾點：

（1）需要確定的無功補償因素。要想對10kV配電線路進行無功補償的優化處理，就應該分析其具體有哪幾個方面的影響因素。

（2）無功補償點的確定。為了加強線路管理、減少維修量，可以在每條的饋線中合理的確定補償點，根據要求數量不能少于5個；

（3）從最小負荷方式入手，來準確的確定無功補償容量參數。從當前的10kV配電網絡的實際情況出發，很多的無功補償都是由明確規定的，不能隨意調整，所以要想有效的避免存在配電網的倒送無功的現象存在，就需要選擇使用最小負荷方式計算潮流，以補償點流出的無功量來確定參數，從而可以實現城市配電網系統的整體優化，保證供電的順利進行；

（4）負荷超出了一定的要求，需要適當的增加補償點。城市配電網實施無功補償的過程中，補償的容量需要根據最為負荷進行確定，然后在在整個網絡的負荷運行之下進行檢查，保證其能夠滿足供電的需要。對于某點位置上的電壓超出規定的值時，應該根據具體的情況增加補償點來進行調節，需要在制定的位置上進行補償，通過數據的計算確定補償值，最終以滿足了電壓的要求為止。

4 無功補償方式的選擇

為了有效的保證電網功率因數符合要求，可以根據需要來選擇變電站集中補償的方式來適當的提升該數據。如果城市配電網線路只存在低壓系統，通常為下面兩類：第一，在設備容量較低且線路的負荷參數相對來說較為問題，此時可以通過低壓集中補償與就地補償的方式來實現；第二，容量超出了一定的范圍，負荷也嚴重超出，可以低壓自動補償與就地補償聯合進行，但是后者只應用在負荷嚴重超標的位置上，或者是整個線路中沖擊較大的區域中。具體的補償方法如下所示：

（1）隨機補償法。該方法在實踐中主要是應用電動機與低壓電容器連接起來，然后在通過采取合理的方式進行設備的控制實現與電動機同時投切，通常情況下都是使用在電動機的無功消耗方面，對于電力的使用企業來說無功負荷的補償效果比較明顯。

（2）隨器補償法。該方法在實踐中需要使用低壓保險裝置將低壓電容器與配電變壓器連接，通常是位于其一側的位置上，主要就是為了更好的進行空載無功功率的補償。

（3）跟蹤補償法。該方法在應用實踐中主要就是將無功補償投切設備來進行整個部分的控制與保護，在通過使用低壓電容器組補償在大用戶母線上一種具體的方式，其可以更好的進行無功補償，效果也非常好。根據該方法的主要特性，其通常是應用在專用配電用戶中，效果比較好，可以更好的降低線路的損耗，具有較高的經濟效益。

5 無功補償優化計算方法

社會不斷的向前發展，科技水平有了較大的提升，很多新型的無功補償優化計算方法被研發出來，對于整個電力工業來說都起到了非常重要的作用，比如粒子群算法，該方法也可以稱之為粒子群優化算法，也是目前數據更為準確的一種計算方法，與遺傳算法基本相同，也是隨機解除法，運用迭代來獲取最優解，然后在運用舒適度來獲取解的品質，比遺傳算法相對簡單一些，可以通過計算獲取當前最優解的方式來獲得全部的最優參數。通過實踐應用可以發現，該計算方法比較簡單、數據精度比較高，已經被該領域的應用專家所重視，展現出非常明顯的優勢，可以更好的促進行業的發展和進步。在實踐中對10kV城市配電網實施無功補償的優化設計過程中，在一些實際情況中可以運用該方法進行計算，如果計算過程中可以通過改進粒子群算法來最終確定補償點，從而可以更好的保證數據的精度符合要求。積極的選擇更加先進的計算方法，可以更要的實現配電網絡的電能消耗，促進電力事業的發展。

6 結語

近年來，我國的配電網工程建設數量持續增加，電力行業中已經逐漸的認識到供電安全以及損耗所帶來的影響，并且對于該問題也提起了足夠的重視。在此基礎上，深入的研究無功補償的優化，實現能源消耗的降低，提升經濟效益。

參考文獻：

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