歐陽丹

摘要：文章針對(duì)10kV配電線路無功動(dòng)態(tài)補(bǔ)償配置問題進(jìn)行了分析探討，并介紹了無功動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)暮x和原理，對(duì)其節(jié)能效益進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：10kV；配電線路；無功補(bǔ)償技術(shù)；

無功補(bǔ)償在10kV配電線路的應(yīng)用應(yīng)該綜合考慮無功補(bǔ)償應(yīng)用原理、 原則以及相關(guān)裝置的安裝位置?？茖W(xué)地進(jìn)行無功補(bǔ)償應(yīng)用布局，從整個(gè)10kV配電網(wǎng)絡(luò)的布局出發(fā)，結(jié)合其電力輸送損耗特點(diǎn)，合理布局無功補(bǔ)償裝置方位。切實(shí)做好無功補(bǔ)償應(yīng)用技術(shù)分析，從根本上為平衡配電波動(dòng)、降低供電損耗、提高配電網(wǎng)絡(luò)安全可持續(xù)運(yùn)行提供技術(shù)保障。

1、10kV配電線路無功補(bǔ)償技術(shù)原理和原則

（1）10kV配電線路無功補(bǔ)償技術(shù)運(yùn)用的原理。交流電路里，針對(duì)純電阻，其元件中負(fù)載電壓與電流具有相同相位，而在純電感的負(fù)載里電流相對(duì)電壓落后了90°，在純電容負(fù)載里電流相對(duì)電壓提前了90°，即純電容里電流和純電感里電流存在180°相位差，能夠互相抵消。當(dāng)電源處在供電狀態(tài)時(shí)，感性的負(fù)載便可通過對(duì)外釋放能量，來實(shí)現(xiàn)能量互相交換，這時(shí)感性負(fù)荷需要無功功率，可以在容性負(fù)荷所傳輸無功功率里得到應(yīng)有補(bǔ)償，從而達(dá)到補(bǔ)償目的，解決無功功率問題。

（2）10kV配電線路無功補(bǔ)償技術(shù)運(yùn)用的原則。①為切實(shí)降低線路上無功功率因不斷流動(dòng)導(dǎo)致有功功率的耗損，補(bǔ)償無功功率要本著就近原則來實(shí)行。②針對(duì)配變勵(lì)磁存在無功損耗這種情況，最好采取固定模式來補(bǔ)償，同時(shí)必須充分思考電容器自身性能和運(yùn)行維護(hù)等兩大因素。每個(gè)配變無功補(bǔ)償?shù)乃幬恢貌豢啥嘤谌?，最好是兩處。線路感抗途中消耗無功功率的時(shí)候，同時(shí)要綜合將無功功率的配變考慮進(jìn)去。③基于感性負(fù)荷的客戶端，要從客戶端所處位置采取無功補(bǔ)償措施，從而補(bǔ)償因變壓器的繞組及感性負(fù)荷所產(chǎn)生的無功耗損，同時(shí)按照無功負(fù)荷變化來自動(dòng)切換電容器組件。站在長期運(yùn)行視角上看，在沒有出現(xiàn)過補(bǔ)償情況下，功率補(bǔ)償是越高越好。

2 10kV配電線路無功補(bǔ)償技術(shù)探究

2.1 10kV配電線路無功補(bǔ)償技術(shù)要求

（1）為確保電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，勢(shì)必要增強(qiáng)10kV配電線路供電可靠率和可靠性。通過不斷改進(jìn)農(nóng)網(wǎng)、城網(wǎng)，在10kV的配電線路上安置無功補(bǔ)償體系，可以大大提高用戶的電壓質(zhì)量，增強(qiáng)配電網(wǎng)的供電安全性及可靠性。

（2）根據(jù)我國電網(wǎng)公司發(fā)布的電力行業(yè)文件中可了解到，10kV 的功率因數(shù)要比0.9大，線損度要比5%小，同時(shí)還規(guī)定了無功補(bǔ)償在運(yùn)行中需遵守的問題和電壓質(zhì)量等條例，遵循此類條例的關(guān)鍵在于往10kV中安置電容器，使用自動(dòng)或固定向融合模式來達(dá)到無功補(bǔ)償目的。在供電線路上使用固定電容器組的情況下，線路按照低負(fù)荷來計(jì)算，在使用自動(dòng)電容器組時(shí)，則按照滿負(fù)荷來計(jì)算，當(dāng)自動(dòng)補(bǔ)償與固定補(bǔ)償有效結(jié)合時(shí)，就可實(shí)現(xiàn)理想效果。

（3）針對(duì)農(nóng)網(wǎng)的情況，主要采取10kV的配網(wǎng)體系，整套無功補(bǔ)償包含集中補(bǔ)償變電站、補(bǔ)償用戶端的低壓和10kV的線路，此外還加上靈活補(bǔ)償。

（4）實(shí)行無功補(bǔ)償時(shí)，要滿足就地平衡原則，由于農(nóng)網(wǎng)有著很復(fù)雜的配電線路，難以統(tǒng)一方法，因此需要采取自動(dòng)與固定、集中與分?jǐn)?shù)相結(jié)合方法進(jìn)行，具體做法是，首先在變電所里根據(jù)主變壓器其容量15%來配置固定補(bǔ)償?shù)碾娙萜鹘M；其次，在某低負(fù)荷或線路的負(fù)荷中心處裝置固定補(bǔ)償?shù)碾娙萜?；最后在線路的負(fù)荷中心上冊(cè)裝配自動(dòng)補(bǔ)償?shù)碾娙萜鹘M。

（5）計(jì)算配電線路相應(yīng)補(bǔ)償容量要按照這條線路無功負(fù)荷最小量和無功負(fù)荷平均量進(jìn)行確定，在線路無功負(fù)荷最小值比無功負(fù)荷平均值小 2/3，要先想到無功功率，能通過裝置固定補(bǔ)償裝置來實(shí)現(xiàn)，按照無功負(fù)荷最小值解決補(bǔ)償容量確定問題。

（6）無功補(bǔ)償應(yīng)用技術(shù)要考慮減少線損，提高電壓和力率效果，即在線路上裝置電容器來實(shí)行多點(diǎn)或單點(diǎn)補(bǔ)償。針對(duì)單點(diǎn)補(bǔ)償，它的地址要選擇在距離線路端的三分之二位置，補(bǔ)償容量是無功負(fù)荷2/3；針對(duì)兩點(diǎn)補(bǔ)償要裝設(shè)在距離線路端5/4和5/2處；在負(fù)荷很大且線路很長時(shí)要有效融合自動(dòng)補(bǔ)償和固定補(bǔ)償，線路上采取三點(diǎn)分散式補(bǔ)償；對(duì)于多點(diǎn)補(bǔ)償最好采取分段分支線的補(bǔ)償手段，補(bǔ)償那些線路較長或分支較大負(fù)載的自然功率的因數(shù)低路線。

2.2、10kV配電線路無功補(bǔ)償技術(shù)應(yīng)用的容量計(jì)算和安裝位置選擇

（1）10KV配電線路無功補(bǔ)償技術(shù)應(yīng)用的容量計(jì)算。配電網(wǎng)大多是輻射性電網(wǎng)，它們有著多數(shù)負(fù)荷點(diǎn)和線路分支。

當(dāng)全網(wǎng)一共存在n條輻射型的線路，且線路輸送無功功率數(shù)共為 Q，在將并聯(lián)的電容器裝設(shè)好后，容量為Qb，這時(shí)線路損耗有功功率是△P=（Q-Qb）2R/U2，即α△P/αQb=-2R/U2（Q-Qb）=γeq，同時(shí)γeq=-[（Ka+Ke ）Kb/βT+△Pb]，基于這個(gè)公式，△Pb表示補(bǔ)償裝置每單位損耗的有功功率、Qb表示最優(yōu)的補(bǔ)償容量、Ka乃補(bǔ)償裝置每年折舊所需維修的比例、Ke 是補(bǔ)償裝置每年需要投資的回收比率、Kb是補(bǔ)償裝置綜合投資的單位量、T表示補(bǔ)償裝置年運(yùn)行的小時(shí)數(shù)、β單位有功其電度的價(jià)格、γeq則是最優(yōu)網(wǎng)損的微增率。因此，可以得到全網(wǎng)最優(yōu)的補(bǔ)償容量是 Qb=Q+U2γeq/2R，該式中Qb便是全網(wǎng)補(bǔ)償容量最優(yōu)值、Q表示全網(wǎng)無功負(fù)荷總額、R全網(wǎng)電阻等值、U全網(wǎng)電壓平均值。

（2）10kV配電線路無功補(bǔ)償技術(shù)應(yīng)用的安裝位置選擇。電容器組通常情況下不在干線上安置，大多數(shù)均分別安裝在各個(gè)分支線上面，然后各分支線補(bǔ)償容量將配電的變壓器其容量，根據(jù)一定比例在全線路總補(bǔ)償容量上進(jìn)行劃分，確保每個(gè)分支線分配的無功功率能就地維持平衡，盡可能降低干線輸送無功負(fù)荷總額，要求每組的容量不能比150VA大。

2.3 補(bǔ)償電容器控制與保護(hù)

補(bǔ)償電容器控制與保護(hù)，主要是考慮選擇何種補(bǔ)償容量、安裝的地點(diǎn)以及自動(dòng)化控制裝置控制原理適用與否等?？刂圃硎欠窈侠頉Q定著補(bǔ)償效果和補(bǔ)償裝置利用率。由于高壓配電線路負(fù)荷的變化、 負(fù)荷的性質(zhì)、網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)以及線路導(dǎo)線粗細(xì)存在不同程度的差異，所以各地各線路補(bǔ)償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，設(shè)置好功率因素的上下限以及無功的返回值，以達(dá)到控制電容器組的目的，這控制原理在線路負(fù)荷較重場(chǎng)合適用，線路輕載場(chǎng)合不適宜，缺點(diǎn)主要是當(dāng)線路輕載情況下，因功率因素較低，對(duì)于補(bǔ)償裝置不適合將電容器投入；②電壓無功的控制原理，設(shè)置好電壓因素的上下限以及電壓的返回值，以達(dá)到控制電容器組的目的，這控制原理在負(fù)荷變化頻繁和較大波動(dòng)場(chǎng)合適用。

（2）裝置保護(hù)。一般情況下，在開關(guān)的控制箱里設(shè)置自動(dòng)控制的設(shè)備，根據(jù)戶外的補(bǔ)償裝置運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)與環(huán)境特殊性，對(duì)應(yīng)的自動(dòng)化控制裝置也應(yīng)該基本來確保補(bǔ)償裝置的安全有效運(yùn)行。

（3）數(shù)據(jù)管理。抄表目的在于抄取記錄、時(shí)鐘校準(zhǔn)、擇選控制策略、修改控制的定值等，并且在運(yùn)用后臺(tái)管理相關(guān)軟件基礎(chǔ)上，分析記錄數(shù)據(jù)，以此來判別控制原理適用性以及控制定值合理性。

（4）自動(dòng)化控制裝置主要功能。以WZK-I為例，WZK-I高壓電容器其自動(dòng)化控制裝置有著健全監(jiān)測(cè)功能，并且在現(xiàn)場(chǎng)可以選擇不同控制原理，同時(shí)有不同方式抄表接口能夠選擇。它主要功能是：①記錄的功能，將每次動(dòng)作之前與之后電流、電壓、動(dòng)作時(shí)間以及無功功率都要記錄到位，與此同時(shí)記錄電容器其運(yùn)行的總時(shí)間、動(dòng)作次數(shù)，整點(diǎn)時(shí)間功率因素、功率、電流、電壓以及每天最大最小值和出現(xiàn)的時(shí)間；②電測(cè)參數(shù)的監(jiān)測(cè)功能，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)功率、無功功率、電流以及電壓等因素；③保護(hù)功能，保護(hù)功能包括缺相、電容器的放電時(shí)間、過流速斷、過流、欠壓、過壓等功能；④控制功能，這功能主要體現(xiàn)在自動(dòng)化控制裝置的內(nèi)部安置有五套控制策略，用戶可以在現(xiàn)場(chǎng)選擇合適的方案來控制；⑤通信接口，接口配置的是RS232，可以選擇GPRS的抄表接口或無線電，能夠抄取自動(dòng)化控制裝置實(shí)時(shí)電測(cè)的參數(shù)、記錄值和控制定值；⑥顯示功能，可以實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前工作狀態(tài)、過流速斷在保護(hù)時(shí)電流值、控制定值、補(bǔ)償?shù)目倳r(shí)間、動(dòng)作的次數(shù)、檢測(cè)電參數(shù)以及顯示時(shí)鐘等。

3、結(jié)束語

綜上所述，電力體系分布合理與否，不僅直接決定著電能提供質(zhì)量的高低，還關(guān)系著電網(wǎng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性和安全性。因此，做好配網(wǎng)的無功補(bǔ)償工作，能有效降低損失，起到提高電網(wǎng)安全的作用。