分析10kV线路无功优化补偿系统的应用

分析10kV线路无功优化补偿系统的应用
摘要：随着社会经济的快速发展，用电负荷的日益增长，对10kV线路无功优化补偿系统的应用带来了新的机遇与挑战，有必要对其相关课题展开深入研究与探讨，并采取最优化的实施措施，达到事半功倍的应用效果。

本文首先概述了相关内容，分析了无功优化补偿系统的构成，并研究了10kV线路无功补偿系统优化设计。

望该课题的研究，对后续相关工作的实践能够起到借鉴与参考作用。

关键词：10kV线路；无功优化补偿；系统；应用
1前言
分析10kV线路无功优化补偿系统的应用是一项综合性较强的系统性工作，如何取得最为理想的效果，保证顺利进行，备受业内人士关注。

本文从实际出发，结合相关先进理念，对该课题进行了深入研究，阐述了个人的几点认识。

2概述
10kV线路无功补偿主要应用在农村电网中，这是因为农村电网不同于城市电网或者工业电网其总负荷相对较低、线路较长，随着农村生活水平提高以及用电负荷持续增长，原有的电网线路在运行期间出现末端电压偏低问题。

为满足民众日益增加的用电需求及电能质量的要求，电网的无功优化补偿是目前最流行的做法。

但是其操作起来难度大，因为目前电网逐渐在走市场化发展，用电用户即是电力企业的客户，电力企业的配电质量、用户的用电满意度直接和电力企业的经济收益相关。

因此本文研究的10kV配电线路无功优化智能系统的研究与实施旨在帮助电力企业增加其收益，提高电能质量，同时也能从根本上解决用户的用电需求。

[1]
技术的发展代替了传统的运行方式，目前来看，10kV线路无功补偿主要作用在三个方面，一是在变电站10kV母线按主变容量15%左右集中安装补偿电容器组；二是在用户配变低压侧分散安装低压补偿电容器柜；三是在10kV线路若干符合中心处或线路2/3处集中安装10kV线路补偿电容器组，不同的方式有不同的技术要求，取得效果也有所不同，在实际调节过程中，就需要根据问题导向，做好安装与调试，保证供电效果，提高用电质量。

3无功优化补偿系统的构成
10kV集散式线路无功优化补偿系统由优化控制主站、GPRS通讯网络、线路决策模块和补偿装置四部分组成。

优化控制主站配置有相应的软、硬件，数据来源于线路决策模块和调度自动化系统（SCADA），可随时查询线路补偿装置的运行状态，并负责整个通讯网络的管理和维护工作，如果用户采用变电站到调度的光纤通道，优化控制主站负责管理每个变电站和主站的通讯接口。

线路决策模块负责采集线路的实时运行状态（电压、电流、功率因数、有功、无功等），当主站是从SCADA获得线路的实时数据时，主站启动线路无功补偿优化决策，并通过GPRS通讯网络将决策结果及时发送给相应的无功补偿装置执行；当主站是从变电站获得线路的实时数据时，主站也是从安装在变电站线路出线柜的优化决策模块获得决策结果，并立即将结果发送到相应的线路无功补偿装置执行。

常见的线路补偿成套装置有：电力电容器、电源电压互感器、自动控制器、氧化锌避雷器、跌落式熔断器、电流互感器（内部保护用）、支柱绝缘子、箱体、支架、连接母线、接地母线和必要的安装附件等。

每只电容器间有足够的自然通风条件。

电容器间距大于10cm，排间间距大于15cm。

即使在最恶劣的运行环境下，冷却空气温度不超过45℃，其他元器件需根据相应的环境条件和系统条件，按技术要求选
型。

4 10kV线路无功补偿系统优化设计
4.1补偿点及补偿容量的确定
为求出在满足运行约束条件下的最优无功补偿容量及位置，本文以年支出费
用最小为目标函数，以潮流方程约束为等式约束，以负荷电压、补偿容量等运行
限量为不等式约束。

年支出费用包括补偿设备的年运行维护费、投资的回收、补
偿电容的有功损耗和补偿后10kV网线损而支付的能损费用。

总的有功损耗由两
部分组成：[2]
（1）因有功电流的流动产生，
（2）由无功电流的流动产生。

通过在线路上安装补偿电容器，能够减小无功电流，从而减小无功电流的流
动引起的有功损耗。

对网络中除电源节点外的所有节点实施此算法，按照每个节
点补偿最佳容量后降低的有功线损，由大到小排列，即可得候选的补偿节点。

此
系统利用遗传算法对得到候选的补偿节点来求解补偿节点及补偿容量，补偿点只
能选在节点处。

而这些节点有可能不是最佳补偿点，为此系统提出基于非节点的
补偿算法，即利用遗传算法并行寻优的特点，在每个补偿节点的上接和下接支路中，按电线杆的位置，增加相应节点（称为非节点），以节点与非节点的电气距
离作为控制变量集，再利用遗传算法求出最佳补偿位置及补偿容量。

通过算例分
析显示任不增加无功补偿设备费用的前提下，这种“非节点”补偿方式能进一步提
高电压水平及降低线损。

[3]
4.2补偿位置确定
无功补偿装置安装地点的选择应符合无功就地平衡的原则，尽可能减少主干
线t的无功电流为目标。

根据实践中经验，一条线路安装一台无功补偿柜一般安
装在线路负荷三分之二处。

通过合理配置无功补偿容量，选择电容器最佳装设地点，能改善电压质量，还能降低线路损耗。

一般地说，配电线路上电力电容器安
装组数越多，降损效果越明显，但相应地增加了运行维护的工作量，同时也增加
了补偿设备的投资成本上升。

因此，一般在负荷分布相对均匀的线路上，安装1
组电容器比较好，最多不超过2组。

由于杆上安装的并联电容器远离变电所，容
易出现保护不易配置、控制成本高、维护工作量大、受安装环境和空间等客观条
件限制等工程问题。

因此，杆上无功优化补偿必须结合以下实际工程要求来进行：（1）补偿点宜少，一条配电线路上宜采用单点补偿，不宜采用多点补偿；
（2）控制方式从简。

杆上补偿不设分组投切；
（3）补偿容量不宜过大。

补偿容量太大将会导致配电线路在轻载时的过电压和过补偿现象；另外杆上空间有限，太多的电容器同杆架设，既不安全，也不利
于电容器散热，线路分散补偿电容器组容量应控制在150kv及以下；
（4）接线宜简单。

最好是每相只采用一台电容器装置，以降低整套补偿设备的故障率；
（5）保护方式也要简化。

主要采用跌落熔断器和氧化锌避雷器分别作为过流和过电压保护，其熔断器的额定电流按电容器组额定电流的1.43～1.55倍选取；150kvar以上时应采用柱上断路器或负荷开关自动控制。

4.3管理与维护
4.3.1动态管理
无功补偿装置安装后，需要使用笔记本电脑进行现场在线动态管理，调出历
史资料，查看装置是否按照设置方式和参数进行自动投切。

还要从变电站观察补
偿装置投、切时线路上功率因数和电流是否发生了变化，达到预期的效果。

如不
理想，应该分析原因，调整设置参数，甚至调整定补和自补容量。

4.3.2制定无功补偿管理制度
是为了做好无功管理工作的保障，必须编写详细，责任明确，达到闭环管理。

要从补偿装置计划提出开始，到对设备的技术要求、选型定货、验收试验、安装
施工、运行管理、维护检修、拆迂移位等每个环节都要落实到相关部门，责任到人。

5结束语
总之，在当前各种条件下，分析10kV线路无功优化补偿系统的应用工作的实践中依旧存在着多方面的问题，我们应该从这些问题的实际情况出发，深刻分析
其产生的多方面原因，深入研究无功优化补偿系统的构成，并从补偿点及补偿容
量的确定等多个角度实现最优化的10kV线路无功补偿系统优化设计。

参考文献
[1]孙柏强.浅析农网10kV配电线路智能无功补偿系统[J].科技信息.2016（21）：88-89.
[2]彭思华，张勇军，黄媚.配电网无功配置基态分析规划法[J].电网技术，2013（09）：264-265.
[3]杨薇薇.10kV配电网中低压无功补偿装置的设计与应用[J].中国电力教育，2011（03）：133-135.。