10KV配电网无功补偿优化及分析

10KV配电网无功补偿优化及分析
【摘要】无功补偿作为保持电力系统无功功率平衡、降低网损、提高供电质量的一种重要措施，己在电网中得到广泛应用。

合理选择无功补偿点及补偿容量，能够有效地维持系统的电压水平，提高电压稳定性，避免大量无功的远距离传输，从而降低有功网损，减少发电费用，提高设备利用率。

本文结合实例，分析了经过无功补偿优化后的经济效益。

【关键词】配电网;无功补偿;降低网损;经济效益
1.无功功率补偿原理
电网中的变压器和电动机是根据电磁感应原理工作的。

磁场所具有的磁场能量是由电源供给的。

电动机和变压器在能量转换过程中建立交变磁场，在一周内吸收的功率和释放的功率相等，这种功率称为感性无功功率。

接在交流电网中的电容器，在一周内上半周的充电功率与下半周的放电功率相等，这种冲放电功率叫容性无功功率。

将电容器和电感并联接在同一电路中，电感吸收能量时，正好电容器在释放能量。

能量就在它们之间交换，即感性负荷(电动机、变压器等)所吸收的无功
功率，可由电容器输出的无功功率中得到补偿。

无功补偿的作用和原理可由图1 解释。

图1 无功功率补偿作用和原理示意图
设电感性负荷需要从电源吸取的无功功率为Q，
装设无功补偿装置后，补偿无功功率为Q■，使电源
输送的无功功率减少为Q'=Q-Q■,功率因数由cosφ提高到cosφ'，视在功率S减少到S'，如图1 所示。

并联电容器的无功补偿作用和原理，可以用图2 加以说明。

图2并联电容器补偿电流向量图
图中的用电负荷总电流■可以分解为有功电流分量■■和无功电流分量■■(电感性的)。

当并联电容
器投入运行时，流入电容器的容性电流■■与■■方向相反故可抵消一部分■■，使电感性电流分量■■降低为■■=■■-■■，总电流■由降低为■'，功率因数由cosφ提高到cosφ'。

若补偿的电容电流■■等于负荷电流的感性无功分量■■，则cosφ=1。

这时，负荷所需的无功功率全部由补偿电容供给，电网只需供有功功率。

2.电网无功补偿的效益分析
2.1 无功补偿优化的基本原则
无功补偿优化的基本原则是:全面规划，合理布局。

分散补偿，就地平衡，自动控制。

集中补偿与分散补偿相结合，以分散补偿为主。

高压补偿与低压补偿相结合，以低压补偿为主。

降损与调压相结合，以降损为主，兼顾调压。

电力企业的无功补偿，要与用户的无功补偿相结合，在补偿过程中，既要满足全网总的无功电力平衡，又要满足各站、各配变、各配电线的无功电力平衡，在力求取得最佳经济效果的同时，还有防止轻负荷时的过补偿。

2.2无功补偿的效益分析
2.2.1无功补偿经济当量
从（4）式容易得出一下结论：
（1）补偿度低时，即Q■/Q≈0时，则C■=2C ■
（2）补偿度高时，即Q■/Q≈1时，则C■=C■因此可以知，补偿容量越大，其对减小有功功率损耗的作用在变小。

也就是说，并不是补偿容量越大就越经济，当功率因数趋近于 1 时，降损效果越来越不明显。

如果过补偿，则增加损耗。

一般情况下，补偿度控制在功率因数为0.9-0.95 之间最为经济。

2.2.2降损收益分析
降损收益分为两部分，一部分是在电力短缺的情况下，降低的电能损耗将全部化为售电量，此值与售电单价的乘积为增加的售电收入;另一部分是在正常情况下降低了电能损耗，即减少供电企业的购电量，此值与购电单价的乘积为节约的购电费支出。

即：F■=F■+F■=△A■?α+△A■?β
其中：F■――降损总收益(万元)
F■――售电收入(万元)
F■――购电费(万元)
△A■――增加的售电量(万kWh)
α――售电单价(元//kWh)
△A■――减少的购电量(万kWh)
β――购电单价(元/kWh)
2.2.3投资收益分析
图3 投资与时间的关系
投资收益为降损收益扣除折旧费及运行维护费后的赢余。

即：F=F■-Z-W （下转第286页）
（上接第248页）其中：F――投资收益（万元）Z――折旧费（万元）
W――运行维护费（万元）
投资收益与投资回收时间的关系如图2.4 所示。

对任一线路，补偿容量的大小影响投资的回收时间。

假设采取3 种补偿方案，第一种方案的补偿容量最大，第三种方案的补偿容量最小，第二种方案的补偿容量介于以上两种方案之间，则补偿后线路的功率因数有cosφ■>cosφ■>cosφ■，分别对应于3 条曲线(纵坐标表示投资收益，横坐标表示投资回收时间)，cosφ
■所对应的补偿度最低，一次性投资最小，投资回收期最短；cosφ■所对应的补偿度最高，一次性投资最大，投资回收期最长，但在一个较长的时间段内的收益最大。

3．小结
本文结合实例分析了无功补偿的经济效益。

它可以提高电压质量，减少线路功率损耗与电能损耗，提高供电设备的使用效率，减少变配电设备的投资，同时减少了用电户电费支出，取得了良好的经济效益。

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【参考文献】
［１］靳龙章,丁毓山.电网无功补偿实用技术[M].北京：中国水利电力出版社，1997.
［２］程浩忠，吴浩.电力系统无功与电压稳定性[M].北京：中国电力出版社，2004.
［３］周志敏,周纪海,纪爱华.无功补偿电容器配置[M].北京：电子工业出版社，2009.。