【摘 要】本文主要分析了10kV電容補(bǔ)償運(yùn)行的問題以及特點(diǎn)進(jìn)行探討，并提出了一些改進(jìn)配電網(wǎng)無功補(bǔ)償優(yōu)化的方式。

【關(guān)鍵詞】配電線路；無功補(bǔ)償；降低損耗

0.前言

配電網(wǎng)的無功補(bǔ)償應(yīng)以配電變壓器低壓側(cè)集中補(bǔ)償為主，以中壓補(bǔ)償為輔。在10kV配電線路上進(jìn)行分散補(bǔ)償，具有投資小、回收快、補(bǔ)償效率較高、便于管理和維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，能顯著改善電力線路的運(yùn)行性能、降低電能損耗、提高供電網(wǎng)絡(luò)的電壓質(zhì)量，適合于功率因數(shù)較低且負(fù)荷較重的長(zhǎng)配電線路。供電公司采取更換導(dǎo)線截面，縮短線路供電半徑，動(dòng)力用戶加裝無功補(bǔ)償裝置等措施，雖然收到了一定的成效，但是部分負(fù)荷重、供電半徑大的10kV公用線路， 線損仍然居高不下、電壓質(zhì)量偏低的狀況未得到根本解決。經(jīng)過全面細(xì)致地分析和現(xiàn)場(chǎng)查勘， 決定在這些農(nóng)網(wǎng)線路上加裝線路無功補(bǔ)償裝置此項(xiàng)技術(shù)手段來實(shí)現(xiàn)降損、提高線路的傳輸功率和功率因數(shù)、提升供電質(zhì)量的目的。

1.10kV電容補(bǔ)償在運(yùn)行中存在的問題

（1）無功補(bǔ)償支路數(shù)過少時(shí)，可能造成有效補(bǔ)償容量過大。在無功補(bǔ)償支路中，往往沒有電抗器配置，因此無法有效抑制合閘涌流。目前，電抗器的配置電抗率大部分為1%，少量為6%，還有極少量為12%，對(duì)抑制合閘涌流及諧波有一定的作用。電抗器的電抗率應(yīng)根據(jù)裝設(shè)點(diǎn)諧波情況，結(jié)合實(shí)際、科學(xué)配置，而不應(yīng)該參照統(tǒng)一模式，按固定電抗率的參數(shù)配置。

（2）由于設(shè)計(jì)方面的局限性而引起諧波放大，使背景電壓總諧波畸變率偏高，并頻繁造成補(bǔ)償裝置過載、運(yùn)行故障等事故，如熔絲熔斷、爆炸、鼓肚等。在部分補(bǔ)償點(diǎn)，因諧波放大或過載，補(bǔ)償裝置在很多情況下甚至無法投入運(yùn)行。

（3）部分補(bǔ)償裝置采用三角形接線方式，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障，或發(fā)生操作過電壓時(shí)，設(shè)備的正常運(yùn)行存在一定的安全隱患。

（4）10kV系統(tǒng)中無功補(bǔ)償?shù)膽?yīng)用面較廣，如能將這些補(bǔ)償裝置的改造與諧波污染治理、無功電壓優(yōu)化控制、綜合自動(dòng)化改造工作結(jié)合考慮，將有助于改善配網(wǎng)面臨的較為突出的電能質(zhì)量問題。

2.配電網(wǎng)無功補(bǔ)償方式優(yōu)化

2.1特點(diǎn)

10kV配電網(wǎng)中的無功補(bǔ)償必須重視系統(tǒng)的特點(diǎn)，不能因?yàn)槠潆妷旱燃?jí)低、補(bǔ)償容量小而忽視補(bǔ)償設(shè)備對(duì)系統(tǒng)側(cè)的影響。如果需降損的線路能基于一個(gè)完善的補(bǔ)償方案來進(jìn)行配置，那么系統(tǒng)的收益將比分散的純用戶行為的補(bǔ)償方式要大得多。

配電線路的分散補(bǔ)償是根據(jù)每條線路所帶負(fù)荷選取1～3個(gè)位于線路末端的中心點(diǎn)進(jìn)行補(bǔ)償。每個(gè)點(diǎn)裝一臺(tái)三相大容量的電容器（60、75、100kvar）。補(bǔ)償容量一般按配電變壓器總?cè)萘康?%～10%考慮為宜，并據(jù)此來選擇容量相近的標(biāo)準(zhǔn)容量電容器。這種補(bǔ)償主要是補(bǔ)償配電線路本身和所在配電變壓器的無功損耗。其作用是以降損為主，同時(shí)能夠提高線路末端電壓。當(dāng)線路電容器固定安裝不需投切時(shí)，容量不宜選擇過大，要防止在低谷負(fù)荷時(shí)向變電站倒送無功功率。10kV配電線路可選用BWF-11-100-3W十二烷基苯電容器進(jìn)行補(bǔ)償，這種電容器內(nèi)部裝有放電電阻和保護(hù)熔絲，比較適合露天運(yùn)行的條件，比在變電站補(bǔ)償要節(jié)省投資。

2.2無功補(bǔ)償?shù)膬?yōu)化

配電網(wǎng)的無功補(bǔ)償裝置調(diào)整及優(yōu)化應(yīng)根據(jù)無功負(fù)荷的需求進(jìn)行。主要包括以下幾點(diǎn)：

①安裝并聯(lián)電容器，提高電壓質(zhì)量，降低線損在系統(tǒng)無功不足或聯(lián)網(wǎng)線路較長(zhǎng)時(shí)，改變變壓器分接頭來調(diào)整電壓的作用不大。此時(shí)，一般采取在變電站或配電線路上安裝電容器進(jìn)行無功補(bǔ)償，減少線路無功分量，使線路損耗降低，同時(shí)還能減少電壓損失，提高運(yùn)行電壓，進(jìn)一步降低電網(wǎng)損耗。②目前，許多農(nóng)電企業(yè)及排灌站由于對(duì)電網(wǎng)認(rèn)識(shí)不足，無功的概念比較模糊，不能有效地利用無功就地補(bǔ)償來提高電壓，降低損耗。實(shí)際上就地平衡無功，不僅是電網(wǎng)的要求，而且對(duì)用戶有著極其可觀、長(zhǎng)久、直接的經(jīng)濟(jì)效益，是典型的技術(shù)創(chuàng)收、增收。在農(nóng)網(wǎng)中，無功負(fù)荷主要有三種，即：電動(dòng)機(jī)、變壓器和線路。電動(dòng)機(jī)和變壓器在建立磁場(chǎng)時(shí)需要消耗大量的無功功率，如果這些無功功率不能就地平衡，需要變電所提供，則cosφ值將很低，在電網(wǎng)中，線路和變壓器的可變功率損耗（銅損）為： P=3I2R=R=R

當(dāng)負(fù)荷的功率因數(shù)由1降至cosφ時(shí)，有功損耗將增加的百分?jǐn)?shù)為：

δP%=（1/cos2φ-1）×100%

因此，提高負(fù)荷的功率因數(shù)與降低線損的關(guān)系為：

δP%=（1-cos2φ1/cos2φ2）×100%

式中： cosφ1——負(fù)荷原來的功率因數(shù)

cosφ2——負(fù)荷補(bǔ)償后的功率因數(shù)

③應(yīng)用電壓無功自動(dòng)控制（VQC）技術(shù)。VQC采用“井”字形原理進(jìn)行無功電壓綜合控制，測(cè)量精確、功能齊全、效果較好。這種補(bǔ)償方法存在的問題是：VQC要求在無功很充足的情況下才能采用；還要求電容器每段母線至少分兩組，否則沒有意義；同時(shí)，由于VQC機(jī)械調(diào)整變壓器分接開關(guān)和電容器投切開關(guān)，動(dòng)作次數(shù)頻繁，從而降低了可靠性。③推廣動(dòng)態(tài)補(bǔ)償新技術(shù)。無功功率動(dòng)態(tài)補(bǔ)償裝置通常包括同步調(diào)相機(jī)、飽和電抗器、晶閘管控制電抗器、晶閘管投切電容器、混合型靜止補(bǔ)償裝置以及靜止無功發(fā)生器等。具體選擇應(yīng)根據(jù)實(shí)際需求，主要應(yīng)綜合考慮動(dòng)態(tài)補(bǔ)償裝置應(yīng)用的必要性、有效性、可靠性、經(jīng)濟(jì)性和合理性，并進(jìn)行認(rèn)真比較，慎重選型，以使其能取得較好的成效。④目前，配電系統(tǒng)和一些大型煉鋼企業(yè)采用晶閘管投切電容器（TSC）較普遍，TSC是基于無觸點(diǎn)、無沖擊電流的開關(guān)，而應(yīng)用于電容器投切并進(jìn)行配電網(wǎng)無功補(bǔ)償?shù)脑O(shè)備?？梢匝a(bǔ)償周期性變化負(fù)荷的無功需求，且不向系統(tǒng)注入暫態(tài)或高次諧波。同時(shí)，TSC具有響應(yīng)速度快、運(yùn)行可靠性高、使用壽命長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn)，其分級(jí)和分相補(bǔ)償方式能滿足電力系統(tǒng)的補(bǔ)償要求。應(yīng)用中，應(yīng)對(duì)變電站側(cè)的無功需求進(jìn)行基底和變量?jī)刹糠值亩糠纸?，?duì)基底部分采用固定聯(lián)接補(bǔ)償設(shè)備進(jìn)行補(bǔ)償；而對(duì)變化量部分則使用大功率電力電子器件進(jìn)行無觸點(diǎn)的快速投切補(bǔ)償，達(dá)到靈活調(diào)節(jié)補(bǔ)償和調(diào)壓的目的。目前，TSC在變電站中應(yīng)用較多，以便動(dòng)態(tài)補(bǔ)償配電系統(tǒng)中的無功。各種無功功率動(dòng)態(tài)補(bǔ)償裝置的性能與特點(diǎn)比較。

3.注意安裝無功補(bǔ)償裝置的事項(xiàng)

由于桿上安裝的并聯(lián)電容器遠(yuǎn)離變電站，容易出現(xiàn)保護(hù)不易配置、控制成本高、維護(hù)工作量大、受安裝環(huán)境和空間等客觀條件限制等工程問題。因此，桿上無功優(yōu)化補(bǔ)償工作必須結(jié)合以下實(shí)際工程要求來進(jìn)行。（1）補(bǔ)償點(diǎn)宜少，一條配電線路上宜采用單點(diǎn)補(bǔ)償，不宜采用多點(diǎn)補(bǔ)償。（2）控制方式從簡(jiǎn)，桿上補(bǔ)償不設(shè)分組投切。（3）補(bǔ)償容量不宜過大。補(bǔ)償容量太大將會(huì)導(dǎo)致配電線路在輕載時(shí)的過電壓和過補(bǔ)償現(xiàn)象；另外桿上空間有限，太多的電容器同桿架設(shè)，既不安全，也不利于電容器的散熱，線路分散補(bǔ)償時(shí)電容器組的容量應(yīng)控制在150kvar及以下。（4）接線宜簡(jiǎn)單。最好是每相只采用一臺(tái)電容器裝置，以降低整套補(bǔ)償設(shè)備的故障率。（5）保護(hù)方式也要簡(jiǎn)化。主要采用跌落熔斷器和氧化鋅避雷器分別作為過電流和過電壓保護(hù)，其熔斷器的額定電流按電容器組額定電流的1.43～1.55倍選??；150kvar及以上的電容器組應(yīng)采用柱上斷路器或負(fù)荷開關(guān)自動(dòng)控制。

4.結(jié)束語

由此可見，在10kV線路安裝無功補(bǔ)償裝置，對(duì)10kV線路電壓的調(diào)節(jié)有積極的促進(jìn)作用，是調(diào)壓措施的一種補(bǔ)充，具有很強(qiáng)的可行性和可操作性。同時(shí)對(duì)降損起到了良好的效果，具有可觀的經(jīng)濟(jì)效益。 [科]

【參考文獻(xiàn)】

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