10kV配电线路无功动态补偿配置

欧阳丹

摘要：文章针对10kV配电线路无功动态补偿配置问题进行了分析探讨，并介绍了无功动态补偿的含义和原理，对其节能效益进行了分析。

关键词：10kV；配电线路；无功补偿技术；

无功补偿在10kV配电线路的应用应该综合考虑无功补偿应用原理、 原则以及相关装置的安装位置。科学地进行无功补偿应用布局，从整个10kV配电网络的布局出发，结合其电力输送损耗特点，合理布局无功补偿装置方位。切实做好无功补偿应用技术分析，从根本上为平衡配电波动、降低供电损耗、提高配电网络安全可持续运行提供技术保障。

1、10kV配电线路无功补偿技术原理和原则

（1）10kV配电线路无功补偿技术运用的原理。交流电路里，针对纯电阻，其元件中负载电压与电流具有相同相位，而在纯电感的负载里电流相对电压落后了90°，在纯电容负载里电流相对电压提前了90°，即纯电容里电流和纯电感里电流存在180°相位差，能够互相抵消。当电源处在供电状态时，感性的负载便可通过对外释放能量，来实现能量互相交换，这时感性负荷需要无功功率，可以在容性负荷所传输无功功率里得到应有补偿，从而达到补偿目的，解决无功功率问题。

（2）10kV配电线路无功补偿技术运用的原则。①为切实降低线路上无功功率因不断流动导致有功功率的耗损，补偿无功功率要本着就近原则来实行。②针对配变励磁存在无功损耗这种情况，最好采取固定模式来补偿，同时必须充分思考电容器自身性能和运行维护等两大因素。每个配变无功补偿的所处位置不可多于三处，最好是两处。线路感抗途中消耗无功功率的时候，同时要综合将无功功率的配变考虑进去。③基于感性负荷的客户端，要从客户端所处位置采取无功补偿措施，从而补偿因变压器的绕组及感性负荷所产生的无功耗损，同时按照无功负荷变化来自动切换电容器组件。站在长期运行视角上看，在没有出现过补偿情况下，功率补偿是越高越好。

2 10kV配电线路无功补偿技术探究

2.1 10kV配电线路无功补偿技术要求

（1）为确保电力系统安全、稳定、经济运行，势必要增强10kV配电线路供电可靠率和可靠性。通过不断改进农网、城网，在10kV的配电线路上安置无功补偿体系，可以大大提高用户的电压质量，增强配电网的供电安全性及可靠性。

（2）根据我国电网公司发布的电力行业文件中可了解到，10kV 的功率因数要比0.9大，线损度要比5%小，同时还规定了无功补偿在运行中需遵守的问题和电压质量等条例，遵循此类条例的关键在于往10kV中安置电容器，使用自动或固定向融合模式来达到无功补偿目的。在供电线路上使用固定电容器组的情况下，线路按照低负荷来计算，在使用自动电容器组时，则按照满负荷来计算，当自动补偿与固定补偿有效结合时，就可实现理想效果。

（3）针对农网的情况，主要采取10kV的配网体系，整套无功补偿包含集中补偿变电站、补偿用户端的低压和10kV的线路，此外还加上灵活补偿。

（4）实行无功补偿时，要满足就地平衡原则，由于农网有着很复杂的配电线路，难以统一方法，因此需要采取自动与固定、集中与分数相结合方法进行，具体做法是，首先在变电所里根据主变压器其容量15%来配置固定补偿的电容器组；其次，在某低负荷或线路的负荷中心处装置固定补偿的电容器；最后在线路的负荷中心上册装配自动补偿的电容器组。

（5）计算配电线路相应补偿容量要按照这条线路无功负荷最小量和无功负荷平均量进行确定，在线路无功负荷最小值比无功负荷平均值小 2/3，要先想到无功功率，能通过装置固定补偿装置来实现，按照无功负荷最小值解决补偿容量确定问题。

（6）无功补偿应用技术要考虑减少线损，提高电压和力率效果，即在线路上装置电容器来实行多点或单点补偿。针对单点补偿，它的地址要选择在距离线路端的三分之二位置，补偿容量是无功负荷2/3；针对两点补偿要装设在距离线路端5/4和5/2处；在负荷很大且线路很长时要有效融合自动补偿和固定补偿，线路上采取三点分散式补偿；对于多点补偿最好采取分段分支线的补偿手段，补偿那些线路较长或分支较大负载的自然功率的因数低路线。

2.2、10kV配电线路无功补偿技术应用的容量计算和安装位置选择

（1）10KV配电线路无功补偿技术应用的容量计算。配电网大多是辐射性电网，它们有着多数负荷点和线路分支。

当全网一共存在n条辐射型的线路，且线路输送无功功率数共为 Q，在将并联的电容器装设好后，容量为Qb，这时线路损耗有功功率是△P=（Q-Qb）2R/U2，即α△P/αQb=-2R/U2（Q-Qb）=γeq，同时γeq=-[（Ka+Ke ）Kb/βT+△Pb]，基于这个公式，△Pb表示补偿装置每单位损耗的有功功率、Qb表示最优的补偿容量、Ka乃补偿装置每年折旧所需维修的比例、Ke 是补偿装置每年需要投资的回收比率、Kb是補偿装置综合投资的单位量、T表示补偿装置年运行的小时数、β单位有功其电度的价格、γeq则是最优网损的微增率。因此，可以得到全网最优的补偿容量是 Qb=Q+U2γeq/2R，该式中Qb便是全网补偿容量最优值、Q表示全网无功负荷总额、R全网电阻等值、U全网电压平均值。

（2）10kV配电线路无功补偿技术应用的安装位置选择。电容器组通常情况下不在干线上安置，大多数均分别安装在各个分支线上面，然后各分支线补偿容量将配电的变压器其容量，根据一定比例在全线路总补偿容量上进行划分，确保每个分支线分配的无功功率能就地维持平衡，尽可能降低干线输送无功负荷总额，要求每组的容量不能比150VA大。

2.3 补偿电容器控制与保护

补偿电容器控制与保护，主要是考虑选择何种补偿容量、安装的地点以及自动化控制装置控制原理适用与否等。控制原理是否合理决定着补偿效果和补偿装置利用率。由于高压配电线路负荷的变化、 负荷的性质、网络的结构以及线路导线粗细存在不同程度的差异，所以各地各线路补偿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，设置好功率因素的上下限以及无功的返回值，以达到控制电容器组的目的，这控制原理在线路负荷较重场合适用，线路轻载场合不适宜，缺点主要是当线路轻载情况下，因功率因素较低，对于补偿装置不适合将电容器投入；②电压无功的控制原理，设置好电压因素的上下限以及电压的返回值，以达到控制电容器组的目的，这控制原理在负荷变化频繁和较大波动场合适用。

（2）装置保护。一般情况下，在开关的控制箱里设置自动控制的设备，根据户外的补偿装置运动特点与环境特殊性，对应的自动化控制装置也应该基本来确保补偿装置的安全有效运行。

（3）数据管理。抄表目的在于抄取记录、时钟校准、择选控制策略、修改控制的定值等，并且在运用后台管理相关软件基础上，分析记录数据，以此来判别控制原理适用性以及控制定值合理性。

（4）自动化控制装置主要功能。以WZK-I为例，WZK-I高压电容器其自动化控制装置有着健全监测功能，并且在现场可以选择不同控制原理，同时有不同方式抄表接口能够选择。它主要功能是：①记录的功能，将每次动作之前与之后电流、电压、动作时间以及无功功率都要记录到位，与此同时记录电容器其运行的总时间、动作次数，整点时间功率因素、功率、电流、电压以及每天最大最小值和出现的时间；②电测参数的监测功能，实时监测功率、无功功率、电流以及电压等因素；③保护功能，保护功能包括缺相、电容器的放电时间、过流速断、过流、欠压、过压等功能；④控制功能，这功能主要体现在自动化控制装置的内部安置有五套控制策略，用户可以在现场选择合适的方案来控制；⑤通信接口，接口配置的是RS232，可以选择GPRS的抄表接口或无线电，能够抄取自动化控制装置实时电测的参数、记录值和控制定值；⑥显示功能，可以实时显示当前工作状态、过流速断在保护时电流值、控制定值、补偿的总时间、动作的次数、检测电参数以及显示时钟等。

3、结束语

综上所述，电力体系分布合理与否，不仅直接决定着电能提供质量的高低，还关系着电网运行经济性和安全性。因此，做好配网的无功补偿工作，能有效降低损失，起到提高电网安全的作用。