10KV配电线路无功补偿与降损损耗

浅析10KV配电线路无功补偿与降损损耗

摘要：本文分析10kv配电线路无功补偿的意义及方法，确定了配电网无功补偿优化及降低损耗的最佳方法。

关键词：10kv配电线路；降低损耗

中图分类号： tm421 文献标识码： a 文章编号：

1、无功补偿的意义

在电力系统中，由于电感、电容原件的存在，不仅系统中存在有功功率，而且存在着无功功率。虽然无功功率本身并不消耗能量，它的能量只是在电源及负载之间进行传输交换，但是在这种能连交换的过程中会引起电能的损耗，并使电网的视在功率增大。这将对系统产生以下一系列的负面影响：

（1）电网总电流增加，从而会使电力系统中的元件，如变压器，电器设备、导线等容量增大，使用户内部的启动控制设备、测量仪表等规格、尺寸增大、因而使初期投资费用增大。在传送同样的有功功率情况下，总电流的增大，使设备及线路的损耗增大，使线路及变压器的损耗增大。

（2）电网的无功容量不足，会造成负荷端的供电电压低，影响正常生产和生活用电；反之，无功容量过剩，会造成电网的运行电压过高，电压波动过大。

（3）降低了电网的功率因数造成大量的电能损耗。当功率因数由0.8下降到0.6时，电能损耗将近提高了一倍。

2、无功补偿的原则和类型

2.1无功负荷补偿点一般按以下原则进行确定：

(1)确定线路无功补偿方案时应遵循全面规划、合理布局、分散补偿、就地平衡和集中补偿与分散补偿相结合,以分散补偿为主的原则,以提高功率因数、损耗最小、提高末端电压、年运行检修费用最小等为目标。

(2)配电网的无功补偿以配电变压器低压侧集中补偿为主, 以高压补偿为辅。配电变压器的无功补偿装置容量可按变压器最大负载率为75% ,负荷自然功率因数为0.85考虑,补偿到变压器最大负荷时其高压侧功率因数不低于0.95,或按照变压器容量的20%~40% 进行配置。

(3)配电线路上装设的并联电容器在线路最小负荷时不应向变电站倒送无功。如配置容量过大则必需装设自动投切装置。

2.2目前国内配电系统无功补偿方式主要有: 一是集中补偿; 二是就地补偿; 三是分散补偿; 四是跟踪补偿。

（1）集中补偿通常指装设于地区变电所或高压供电用户降压变电所母线上的高压电容器组。其优点是易于自动投切，利用率高，维护方便，事故少，能减少配电网、用户变压器及专供线路上的无功负荷和电能损耗。这种补偿方式己经被大量使用。

（2）就地补偿是指电容器直接装于用电设备附近，与电动机的供电回路相并联，常用于低压网络。它使用可控硅或者机械开关作为投切开关，通过就地电压传感器控制而自动地投切电容器，在其连接点通过改变流入或者吸收系统的无功电流来改变系统的电压。

（3）分散补偿是将电容器组分别装设在功率因数较低的车间或村镇终端变配电所高压或低压母线上,用来补偿无功功率，校正功率因数常见有以下几种方式:高压电容器分组安装于城乡电网

10kv,6kv配电线路的杆架上;低压电容器安装于公用配电变压器的低压侧。

这种补偿方式在变压器低压侧的输电线路中，分散进行电容器固定容量的补偿，克服了集中固定补偿中容量较大时的涌流过大等问题，并能有效的增大配电线网的供电能力，节电效果较好

（4）跟踪补偿是通过将低压电容器组安装在用户10kv母线上，使用自动投切方式跟踪无功负荷的变化，常用于大型电动机和电焊机等功率因数很低的设备，通过控制、保护装置与电动机同时投切。对于大型电动机等设备有很好的经济效益。

比较以上几种方法可以知道：集中补偿方法在变电站出线侧已经可以根据当地的年度负荷水平来确定的，是必不可少的补偿方法；跟踪补偿、就地补偿在降低线损方面效果较好，但是使用的自动无功补偿设备价格较为昂贵，维护费用高；在10 kv配电线路上进行的分散补偿, 具有投资小、回收快、补偿效率较高、便于管理和维护等优点；因此，在做好集中补偿的基础上，应将就地补偿、跟踪补偿及分散补偿结合使用。如果资金不多，可以着重考虑分散补偿；资金充裕，电网巡视方便可以以就地补偿及跟踪补偿为主。我局的10kv线路以大树干、多分支的单向辐射型供电方式居多。这些线路的特点是: 负荷率低, 负荷季节性波动大, 配电变压器的平均负

荷率低, 供电半径长, 无功功率消耗多, 功率因数低, 线路损耗大, 末端电压质量差。因此我局适合使用中压配电网无功补偿方法。

3配电网无功补偿优化

(1)中压配电网无功补偿的特点

10kv中压配电网中的无功补偿必须重视系统的特点，不能因为其电压等级低、补偿容量小而忽视补偿设备对系统侧的影响。如果需降损的线路能基于一个完善的补偿方案来进行配置，那么系统的收益将比分散的纯用户行为的补偿方式要大得多。

中压配电线路的分散补偿是根据每条线路所带负荷选取1~3个位于线路末端的中心点进行补偿。每个点装一台三相大容量的电容器（60、75、100kvar）。补偿容量一般按配电变压器总容量的5%~10%考虑为宜，并据此来选择容量相近的标准容量电容器。这种补偿主要是补偿配电线路本身和所在配电变压器的无功损耗。

(2) 中压配电网无功补偿优化方法

中压配电网的无功补偿装置调整及优化应根据无功负荷的需求进行。主要包括以下几种方法：

安装并联电容器，提高电压质量，降低线损在系统无功不足或联网线路较长时，改变变压器分接头来调整电压的作用不大。此时，一般采取在变电站或配电线路上安装电容器进行无功补偿，减少线路无功分量，使线路损耗降低，同时还能减少电压损失，提高运行电压，进一步降低电网损耗。

推广动态补偿新技术。无功功率动态补偿装置通常包括同步调相机、饱和电抗器、晶闸管控制电抗器、晶闸管投切电容器、混合型静止补偿装置以及静止无功发生器等。具体选择应根据实际需求，主要应综合考虑动态补偿装置应用的必要性、有效性、可靠性、经济性和合理性，并进行认真比较，慎重选型，以使其能取得较好的成效。目前，tsc在变电站中应用较多，以便动态补偿中压配电系统中的无功。各种无功功率动态补偿装置的性能与特点比较如表1所示。

表1各种无功功率动态补偿装置的性能与特点比较

采用电压无功自动控制（vqc）技术。vqc采用“井”字形原理进行无功电压综合控制，测量精确、功能齐全、效果较好。这种补偿方法存在的问题是：vqc要求在无功很充足的情况下才能采用；还要求电容器每段母线至少分两组，否则没有意义；同时，由于vqc 机械调整变压器分接开关和电容器投切开关，动作次数频繁，从而降低了可靠性。

4安装无功补偿装置注意事项

(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