有關6KV配電線路無功補償技術的研究

摘要：我國電網結構中的6kV配電線路大部分屬于樹狀結構形式，整體供電半徑長，分支元素眾多，在運行過程中，配電線路極其容易出現高線損率的現象，不僅不利于保障整個配網系統的經濟運行，而且還會在很大程度上增加配電網運行的成本。采用合適的方式對配網進行無功補償，降低電力系統中的有功功率損耗，提升系統的功率因數和設備利用率，對確保電力系統穩定運行有著重要意義。

關鍵詞：6kV；配電線路；無功補償技術

1電壓損失產生的原因

配電線路在傳輸功率時，電流將通過線路的電阻、電感的感抗上產生電壓損耗△U，假如始端電壓為U1，末端電壓為U2，則電壓損耗計算公式為：

式中：P-線路傳輸的有功功率（kw）；Q-線路傳輸的感性無功功率（kwar）；Ue-線路額定電壓（kv）；R、X-線路的電阻、線路電感的感抗（Ω）。電壓損失包括有功電壓損失PR/Ue和無功電壓損失QX/Ue，油田電網中的每條6kV配電線路輸送的有功功率P基本保持不變，而線路的電阻R、感抗X為定值，無功電壓損失越小，總的電壓損失△U就越小，電壓質量就越高。當配電線路安裝容量為QC的并聯補償電容器后，線路的電壓損耗為：

可以看出，在6kV配電線路安裝無功補償裝置后，線路傳輸的無功功率就會變小，相應地就減少了配電線路電壓的損耗，從而提高了配電網的電壓質量。

2分析6kV配電線路滋生功率損耗問題的原因

2.1無功補償原理論述

以油田電網為例，油田電網中的6kV配電線路中配電變壓器和異步電動機屬于感性負荷，無功補償就是把電容器并聯于6kV配電線路中，能量在感性負荷和容性負荷之間進行交換而不消耗。也就是感性負荷所需要的無功功率可由容性負荷輸出的無功功率補償。它的原理電路圖如圖1。如圖，電感線圈在交流電路中用以建立磁場的無功能量，就可以在與電容之間的往返振蕩中獲得，如果在QC=QL，無功功率則就地平衡，從而避免了無功電量在電源與負荷之間長距離交換而產生能耗和電壓降，電源就可以向更多的提供電能，提高了電源的利用率，這就是無功功率補償原理。

2.2電容器組安裝位置確認

6kV配電線路連接的變壓器分布區域廣泛，但是變壓器的容量基本維持在100kVa范圍以下，其負荷延展存在一定的規律，這樣能夠輔助不同電容器組容量優化配置和安裝地點確認工作。在環形供電網絡中實現結構安裝時，由于線路整體配備兩個以上的聯絡開關線路，正常情況下只需選取一個經濟功率斷開點實施運行，所以電容器被直觀地安裝在配電線路主干線負荷密集位置上，或者在負荷密集區域分支線路上進行分散安裝，此類補償模式設置在無功負荷中心，能夠滿足就地測量和補償的功能條件，并且避免系統無功功率的灌入，升壓降損的應用實效較為明顯。

3分析桿上無功補償模式

油田6kV配電線路均采用桿上無功補償方式，主要是針對油井變壓器較多、供電半徑較長的6kV配電線路所需的無功功率進行補償，這種補償方式具有投資小、回收快、補償效果較高、便于管理和維護的優點，適合于功率因數較低且負荷較重的長距離油田配電線路。電容器組并聯安裝在架空線路的桿塔上，接線簡單，每相只配置一臺電容器裝置，從而降低整套補償設備的故障率，保護方式采用熔絲和氧化鋅避雷器作為過電流和過電壓保護。某油田配電線路2011年安裝了20臺HWX-10-1型線路無功補償裝置，該裝置能夠根據線路電壓、無功和功率因數對線路并聯電容器實現自動跟蹤投切，可通過整定運行參數任意調節控制范圍，有效抑制“欠補”、“過補”現象，確保電網功率因數穩定在固定范圍；還具備失壓保護功能，在線路突然停電時能夠立即切除電容器，并在一定時間段內閉容器再次投入，避免線路重合閘后電容器帶電投入對電網造成沖擊。

4分析6kV配網的無功補償措施

4.1線路補償措施

在6kV配網中的并聯電容器通常存在遠離變電站的情況，導致控制成本與維護工作量的增加，因此需要對線路中電容器的布局、配置進行優化。優化線路補償可從以下措施進行控制：如需進行單條配電線與單臺電容器的配合，則每一相只配備一臺電容器，應安裝在距離線路首端約2/3處，降低補償設備的故障發生率同時降低安裝成本。如需要安裝兩組電容器，則第一套電容器應安裝在距離線路首端約2/5，而第二臺電容器則為4/5處，以此類推，電容器與電容器之間保持一定的間隔。此外，控制電路中的補償容量，每臺電容器的補償容量應為補償總容量的1/3，從而保護用電設備的安全。將復雜線路保護方式簡化，可用熔絲做過流保護，氧化鋅避雷器則作為過電壓保護，提高線路安全。

4.2降低線路的電流的措施

降低6kV配網中的電流，能提高無功功率，減少損耗。降低電路電流可通過裝配配電變壓器、增加電網電壓運行功率及規劃導線橫截面積3個主要的方式進行。針對于當前6kV線路過長、負荷過大等問題，可根據不同地區的負荷情況規劃合適的配電裝置安裝位置同時減小供電半徑，將6kV電源引至負荷中心，降低電網輸送的電流。增加電網電壓，運行功率在負荷高峰期將電壓調高，從而降低線路電流，提高運行能力。6kV配網中普遍存在線路老化，電流輸送能力差的情況，在更換電線的同時要根據負荷情況選擇合適的導線截面。根據地區的用電需求，科學預測6kV配網的發展需求，以導線經濟電流密度為導線橫截面的選擇基礎。通過控制導線橫截面積的方式調配電流，在滿足區域用電設備需求的同時實現可持續發展。

4.3終端裝置補償措施

在油田低壓配電網的電力輸送中，無功功率的供需不平衡尤為明顯。油田單井用電設備較為分散，負荷波動大，電線耗損也相對嚴重。終端補償是一種可單獨補償的方式，位于電網末端能直接為廣大低壓配電網用戶提供無功率，降低6kV配網中的無功功率的耗損，滿足用電需求。終端補償方式需要根據用電設備的具體情況選擇合適的補償裝置。如企業、廠礦等的發電機應采用隨機補償的方式，因其容量大且用電設備長期使用，因此補償裝置的規格可用常規的補償裝置；而負荷小、浮動大、分散的用戶用電設備則采用體積小、易安裝的新型終端無功補償裝置，控制成本。通過優化終端裝置，保持6kV配網無功功率補償平衡。

5結語

總之，作為電力系統重要組成部分之一，配電網的合理的無功補償方案往往直接關系到整個電力系統的安全性、可靠性和經濟性，因此，在配電網的規劃建設過程中，要科學合理規劃無功補償技術，發揮其性能，以促進供電企業健康發展。

參考文獻

[1]朱澤宇.無功補償技術應用中存在的問題[J].農村電氣化.2015（07）

[2]童亞.無功補償技術在電氣自動化中的應用[J].電子技術與軟件工程.2014（06）

作者簡介：楊波（1985.10.1），男；遼寧錦州；滿族；大學本科；工程師：隊長：研究方向：電力工程。

（作者單位：遼河石油勘探局有限公司電力分公司歡喜嶺供電工區）