曾秀珍

摘 要 對(duì)配電網(wǎng)絡(luò)的分析表明，配電網(wǎng)絡(luò)在供電線路中最大的線損高達(dá)30%～40%，其電壓質(zhì)量也是最差的。提出采用無功補(bǔ)償?shù)姆椒▉硖岣吖β室驍?shù)，降低線路損耗，提高供電質(zhì)量。相同的電壓補(bǔ)償效果，并聯(lián)補(bǔ)償比串聯(lián)補(bǔ)償需要更大的容量，因此配電網(wǎng)絡(luò)電壓降低而需要電容補(bǔ)償時(shí)，采用串補(bǔ)比并補(bǔ)效果更顯著。用同樣容量的電容器來提高網(wǎng)絡(luò)末端電壓時(shí)，在一般情況下，采用串補(bǔ)比并補(bǔ)更有效。

關(guān)鍵詞 線損 無功功率 無功補(bǔ)償 并聯(lián)電容補(bǔ)償 串聯(lián)電容補(bǔ)償

研究表明，配電網(wǎng)絡(luò)在供電線路中最大的線損高達(dá)30%～40%，其電壓質(zhì)量也是最差的，原因有諸多方面：一是大部分導(dǎo)線截面小，負(fù)荷大；二是線路無功負(fù)荷大，沒有補(bǔ)償；三是功率因數(shù)低等。

一、母線運(yùn)行電壓與無功功率平衡

無功電源發(fā)出的無功功率應(yīng)隨時(shí)與用電設(shè)備需要的無功功率相平衡，這是研究的出發(fā)點(diǎn)。用電設(shè)備需要的無功功率與運(yùn)行電壓有關(guān)，不同的運(yùn)行電壓與用電設(shè)備需要的無功功率之間的關(guān)系，稱為用電設(shè)備的無功-電壓靜特性。不同的用電設(shè)備有著不同的無功-電壓靜特性，即或是同一設(shè)備在輸出不同時(shí)，它的無功-電壓靜特性亦不同。當(dāng)母線運(yùn)行在某一電壓時(shí)，無功電源送到母線上的無功功率必須等于該電壓下母線上用電設(shè)備所需要的總無功功率。母線的運(yùn)行電壓完全取決于母線上無功功率的平衡。因此，要抬高母線運(yùn)行電壓，無功電源必須增加送往母線的無功功率；反之，若降低母線運(yùn)行電壓，則應(yīng)減少送往母線的無功功率。

二、無功電源配置與無功潮流

無功電源與用電設(shè)備不完全裝在同一地點(diǎn)，必須通過送電線路把一部分無功功率從無功電源處送往用電設(shè)備處，從整個(gè)電力網(wǎng)看，若某一地區(qū)的無功電源充足，而另一地區(qū)無功電源不足，則無功功率必須從無功充足的地區(qū)送往無功不足的地區(qū)。在輸配電線路中，輸送無功功率時(shí)，送端與受端的母線必須有電壓差，即無功從電壓高的母線送往電壓低的母線，輸送的無功功率越多，則電壓差亦越大。若無功電源不足，布置不合理，則會(huì)造成有些地區(qū)電壓過高而有些地區(qū)電壓過低等現(xiàn)象。電力網(wǎng)中，輸配電線上輸送的無功功率稱為無功潮流，無功潮流越大，則網(wǎng)損亦越大。

綜上可知，為了改善電壓質(zhì)量和減少網(wǎng)損，必須盡可能減少無功潮流，即要合理配置無功電源，同時(shí)要求無功功率補(bǔ)償就地平衡。

三、無功功率補(bǔ)償對(duì)改善電壓質(zhì)量的影響

電網(wǎng)中無功功率不足會(huì)造成負(fù)荷端電壓過低，影響用戶的生產(chǎn)和生活用電，反之，如無功功率過剩，則會(huì)造成電壓過高，同樣造成不良影響。因此，電網(wǎng)中無功功率補(bǔ)償設(shè)備的合理布置與電網(wǎng)供電電壓質(zhì)量的關(guān)系是十分密切的。合理安裝無功補(bǔ)償設(shè)備，可以改善電壓質(zhì)量。當(dāng)電力負(fù)荷（P、Q）從線路輸送到末端負(fù)荷點(diǎn)時(shí)，線路電壓損失如下：

式中： u-線路額定電壓KV；P-輸送有功功率kW；

-輸送的無功功率 ；R-線路電阻 歐姆（Ω ）；

x-線中電抗 歐姆（Ω ）；

安裝補(bǔ)償電容 后，線路電壓降

顯而易見 ，減少了電壓損失，由于一般情況 ，故可認(rèn)為 ，投入補(bǔ)償容量 后，引起的穩(wěn)態(tài)電壓升高為：

由于愈靠近線路末端，線路電抗值X愈大，因此可以看出，愈靠近線路末端裝設(shè)無功補(bǔ)償設(shè)備，升壓效果愈好。

四、無功補(bǔ)償對(duì)降低電能損耗的影響

安裝無功補(bǔ)償設(shè)備的主要目的是為了降低電網(wǎng)中傳輸和分配功率造成的電能損耗，以達(dá)到節(jié)能降損目的。如輸送有功功率P為一定值時(shí)，加裝無功補(bǔ)償設(shè)備的功率因數(shù)COS 1，提高到COS 2，由于負(fù)荷電流I與COS 成反比而線路的有功功率損失又與電流I的平方成正比。因此，輸送有功功率時(shí)，安裝無功補(bǔ)償設(shè)備減少線路有功功率損失，從公式中可知：

式中： ——安裝補(bǔ)償設(shè)備前線路有功損耗kW；

——安裝補(bǔ)償設(shè)備后線路有功損耗kW；

上式可知，提高功率因數(shù)可以大量降低電能損耗，當(dāng)功率因數(shù)COS =0.6，提高至COS 1=0.85，線路電能損耗可降低50%。無功功率的補(bǔ)償有兩種，分別為并聯(lián)補(bǔ)償與串聯(lián)補(bǔ)償。

五、并聯(lián)補(bǔ)償與串聯(lián)補(bǔ)償?shù)谋容^

1.并聯(lián)電容補(bǔ)償。并聯(lián)補(bǔ)償實(shí)質(zhì)上就是改變電網(wǎng)內(nèi)無功功率的分布。改變電壓損耗，提高功率因數(shù)，以達(dá)到調(diào)整電壓目的，從公式 = 可知，裝了并聯(lián)補(bǔ)償電容后，式中無功功率 只是由發(fā)電廠經(jīng)線路輸送給用戶的一小部分。而大部分是由負(fù)荷點(diǎn)附近裝設(shè)的電容器供給。因此，線路上無功功率 值的流動(dòng)減少，這就減少了電網(wǎng)中的電壓損耗，同時(shí)，還收到了減少功率及電能損耗的效果。并聯(lián)補(bǔ)償電容器，只有在輸配電線路導(dǎo)線截面比較大和負(fù)荷功率因數(shù)較低的情況下，即上式中的 占主要成分時(shí)，才有顯著的效果。并聯(lián)補(bǔ)償電容器輸送出的無功功率按下式計(jì)算：

=

式中： ； ——千乏； ——微法； ——千伏

可知，并聯(lián)補(bǔ)償電容器輸出的無功功率與電網(wǎng)的電壓平方成正比，變電所電壓下降，并聯(lián)補(bǔ)償電容器輸出的無功功率將成平方比減少。在裝設(shè)并補(bǔ)電容器時(shí)應(yīng)該考慮電壓降的輸出容量。

2.串聯(lián)電容補(bǔ)償。在配電線路上裝設(shè)串聯(lián)電容補(bǔ)償。實(shí)質(zhì)上是改變線路的參數(shù)，用電容器的容抗去抵消線路的感抗，這就相當(dāng)于縮短了線路的送電距離，從而改善了電壓損耗，達(dá)到調(diào)整電壓的目的。在式 = 中，由于線路裝設(shè)了串聯(lián)電容器，增加了容抗 ，使線路感抗 減少了線路電抗，因此，電壓損耗 也隨之減少。當(dāng) 大于 時(shí)， 值為負(fù)值， / 稱為串補(bǔ)電容器的補(bǔ)償度K，當(dāng) 時(shí)，稱之過補(bǔ)。在110 kV及以下的線路上，補(bǔ)償度一般取1～4，當(dāng)功率因數(shù)越低，線路導(dǎo)線感抗 與 之比越大時(shí)，其效果越顯著。

串聯(lián)電容器補(bǔ)償容抗還可起到調(diào)壓目的。這種調(diào)壓作用，與流過其中的電流成正比即 ，當(dāng)線路電流I較大時(shí)，線路壓降增加，線路末端電壓下降，與此同時(shí)，由于電流增加，電容器補(bǔ)償效果越顯著。電容器上增大的電壓上升正好與感抗 上加的電壓降 相補(bǔ)償。因而串聯(lián)補(bǔ)償電容器組起到自行調(diào)整線路末端電壓的作用。這是并補(bǔ)電容器或其他方式所不能及的優(yōu)點(diǎn)。

由于配電線路采用串補(bǔ)電容器補(bǔ)償，可以改善電壓質(zhì)量，提高線路輸送能力，在一定的輸送功率下，可降低線損，因而可收到較理想的好效益。在10 kV配電線路上，往往由于送電距離遠(yuǎn)，導(dǎo)線截面小，功率因數(shù)低，線路末端電壓水平低，線損大等。所以送電成本高，在這種情況下采用串聯(lián)補(bǔ)償，對(duì)提高電壓質(zhì)量和降低線損將起到很好的作用。串聯(lián)補(bǔ)償可增加輸送容量，改善電壓質(zhì)量，降低線損等目的。

補(bǔ)償后壓降：

補(bǔ)償度：K=（串聯(lián)補(bǔ)償裝置每相電容容抗）/（ 每相沿線分布電感電抗）=

為達(dá)到同一調(diào)壓效果，采用串聯(lián)補(bǔ)償所需電容器容量，僅為并聯(lián)補(bǔ)償?shù)?/2，當(dāng)功率因數(shù)COS ≤0.7， 之值越大，調(diào)壓效果越顯著。串聯(lián)補(bǔ)償有自行按需要調(diào)整末端電壓的特點(diǎn)。

在線路末端有并聯(lián)補(bǔ)償，功率因數(shù)較高時(shí)，投入串聯(lián)補(bǔ)償調(diào)壓效果差。反之則效果佳。對(duì)于線損，當(dāng)線路輸送功率一定時(shí)，電壓由于串補(bǔ)而提高，輸送電流下降，線損下降。特別是線損高的線路，線損下降的幅度更大。只有在導(dǎo)線截面有余度的情況下，才采用串聯(lián)補(bǔ)償。

六、結(jié)束語

1.相同的電壓補(bǔ)償效果，并聯(lián)補(bǔ)償比串聯(lián)補(bǔ)償需要更大的容量，因此配電網(wǎng)絡(luò)電壓降低而需要電容補(bǔ)償時(shí)，采用串補(bǔ)比并補(bǔ)效果更顯著。用同樣容量的電容器來提高網(wǎng)絡(luò)末端電壓時(shí)，在一般情況下，采用串補(bǔ)比并補(bǔ)更有效。

2.并聯(lián)補(bǔ)償在改善負(fù)荷功率因數(shù)方面比串聯(lián)補(bǔ)償效果好，因此，因負(fù)荷功率因數(shù)低而需要補(bǔ)償時(shí)，應(yīng)采用并聯(lián)補(bǔ)償?shù)姆绞健?/p>