10kV配电网无功补偿兼滤波装置设计

中图分类号 ： Ｔ Ｍ７ １ ４ ． ３ 文献标 识码： Ａ 文章编号 ： １ ０ ０ ７ — ０ ０ ７ ９（ ２ ０ １ ３ ） １ １ — ０ ２ ２ ３ — ０ ２
随着近些年来 国民经济的高速发展 以及用电高峰的飞速增
长， 人们对供 电的可靠性 和质量提 出了更高更严 的要求 。 由于夏 季 负荷 的不断增 加， 电力系统 的网络结构 和电源分布持 续地 发 生着 改变， 可能造成 无功不足 、 降低电压水平， 直接 影响到电力
系统 向电力用 户提供 的电能质量 ， 这 在与用户直 接相关 的配电
网中显得十分重要 。 ｌ 】 因此， 对配电网进行无 功补 偿， 在 降低电 网的损耗 、 改善用户的电能质量等方面具有重要意义 。 然而， 在 对配 电网进行 无功补偿 的同时， 使用 的非线性补偿 设备会产 生 谐波 问题 。 谐波会直接影 响变压器 、 通信设备 、 继电保护装 置等
总第２ ７ ０ 期
Ｄ Ｏ Ｉ 编码 ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ７ — ０ ０ ７ ９ ． ２ ０ １ ３ ． ０ １ １ ． １ １ ３
电力技 术探 讨
１ Ｏ ｋ Ｖ 配 电网无功补偿兼滤波装置设计
李 晨
摘要 ： 对配电网进行合理 的无功补 偿， 能够有效地 维持 电压 水平， 对 电网的安全、 经济运行有着极 为重要 的作用。 根 据配电网规模 巨大、负荷密集分布、日负荷变化大等特点， 比较 了配电网的几种无功补偿方案。由于在配电网进行无功补偿过程中使 用的非线性元件会
ｉ ＝ １
一
其 中， ｋ 为补偿 系数 （ ０ ． ９ ５ 一 Ｏ ． ９ ８ ） ； 沩 线 路段 号； Ｄ 为补偿点 位置 ； ， 力 为 第ｉ 台变压器 的励 磁 电流 ； 为系统 电压； 厶为第ｆ 段 线路的负荷 电流 ， 五为 线 路的感抗。 变 电所 配 出的各 条线 路 ， 经 补偿后 所剩 下的面积 （ 由电源 提供 的无 功功率 ） 统一 由安装在变 电所 １ ０ ｋ Ｖ 母 线上 的电容器 组
２ ． 确 定 滤波 装 置 的构 成
Hale Waihona Puke ２ ． 补偿容量 计算 现 以１ ０ ｋ Ｖ 线路补 偿为例来 计算无功补偿 容量， 一般而言， 安装在１ ０ ｋ Ｖ 线路上 的无功补偿设备主要是补偿线路上 的感抗 和
配变上的励磁所消耗的无功功率。１ Ｏ ｋ Ｖ 供 电网系统如 图１ 所示，
所 谓滤 波 装 置 的构成 ， 是 指 由多 少组 单谐 调 的滤 波器 构 成， 高通滤波器是否有必要装 设， 如何选取截止 频率 ， 为了满足
二、 配 电网无功补偿后 的滤波器设计
在对配 电网进行无 功补偿 的过程 中会用 到各种 电力 电子元
件， 从而使低 压配电系统增加了大量的非线性负载， 这些非线 性 负荷 产生 的谐 波电流会 降低供 用电设备本 身的安全 性 ， 有 时甚 至会严重 干扰 到电网的经济运行 。 【 ４ ＿ 因此 ， 在对 配电网进行 无 功补偿 的同时设计 加装滤 波器 （ 用来减 少谐 波电流 ） 是 十分 必
要 的。
１ ． 准 备 滤 波的原 始 数 据
在设 计 如何加装滤 波器之 前， 我们还应对 无功补 偿之后 配 电网的系统运行进行谐 波分析， 求解出各谐波 源向电力系统注 入
的各 次谐 波电流； 另外还 要严 格按照 国家标 准来 对各次谐 波电 流和电压含量 以及 电压 总谐 波畸变 率的极 限值进 行确定 ； 确定 滤波装置应提供 的无功补偿容量 ， 补偿后配电网的背景 谐波。
方式效果 比较如表 １ 所示 。
表 １三种配网无功 补偿方案 比较
补 偿方案 补偿对象 改善电压水平 设备投资 设备利用率 设备维 护 低压 集中补偿方式 配 电变压器 一般 较大 较高 容易 杆上无功补偿方 式 １ ０ ｋ Ｖ线路 一般 较小 较高 容易 用户终端分散补偿 终端用户 好 较大 较低 容易 方 式
产生谐 波， 严重影响 电力系统的稳定运行， 而谐波的放 大又会导致 系统的干扰 更加严重 ， 为此对在配电网的无功补偿 中产生的谐 波提 出
了 相 应 的解 决 方 案 。
关键词： 配 电网； 无 功补 偿 ； 谐波 ； 滤波器； 电压
作者简介： 李晨 （ １ ９ ８ ３ 一 ） ， 男， 河北保定人 ， 北京市电力公 司检修 分公 司应急指挥中心总值长， 工程师。（ 北京 １ ０ ０ ０ ５ ４ ）
设备 的正常运行， 严重时甚至会 影响到电力系统 的稳定运行。 本文针对配 电网无功补 偿 的问题 ， 在对 常见 的配电网的无 功 补偿 方案 进行分析 、 对 比的基础 上 ， 针对补偿 过程 中产生 的
＝
图 １ １ ０ ｋ Ｖ供 电 网 线 路 图
旦
∑（ ｘ ／ ３ Ｉ ｏ ＋ ３ ， ）
进行补偿 。
谐波 危害提出了相应的解决方案 。
一
、
无 功 补偿 方 案 设 计
１ ． 常用无 功补 偿 方 案 的比较
在理论上来讲 ， 配 网中无功补偿 的最佳方 案就是 哪里产 生 的无 功就在 哪里 补偿 ， 这样一来 ， 整个系统将 不存 在无 功电流 的流动。 实 际上 ， 这是一种理想化 的状 态， 现实中这 种所 谓的最 佳方 案不可能实施 ， 这是 因为， 诸如变压器 、 输 电线路以及各种 负载 均会产生 无功 。 在实 际电网的应用 中， 就配 网无功补 偿装 置 的安装位置而言， 常见 的补偿 方式有以下几种： 针对公共低压 配电网采取低压母 线集中补偿 的方 式 ； 针对负荷较 重的线路采 取低压 配电线路 分散 补偿 的方式 ； 难 以实现分散 补偿 时， 可采 取在负荷 侧进行集 中补 偿及在负荷就 地补偿 的方式 。 三种补偿
无功功率 补偿要求 ， 采用的是 哪种设计方式 。 对于单调 谐滤 波器 而言， 就应该根 据谐波 源产生 的主要 特 征谐 波 电流 来进行 考虑 。 而对 于整流性 的谐 波源 而言 ， 一般情 况下， 只需要设奇次滤 波器就足 以满足要求 。 对 于滤 除更 高次 的