10kV配導(dǎo)線(xiàn)路完善無(wú)功補(bǔ)償?shù)膶?duì)策探討

王東亮

安徽電力東至供電有限責(zé)任公司，安徽池州 247200

低壓無(wú)功補(bǔ)償是電網(wǎng)改造過(guò)程中的重要內(nèi)容。進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償就是通過(guò)提供給電網(wǎng)必要的無(wú)功功率來(lái)加大電網(wǎng)系統(tǒng)的功率因數(shù)值，降低電的損耗，改進(jìn)電網(wǎng)的質(zhì)量，提高供電的質(zhì)量。但是由于在供電的過(guò)程中每一級(jí)的供電網(wǎng)、輸電設(shè)備和用電設(shè)備等都要消耗無(wú)功功率，特別是在低壓配電系統(tǒng)中，所以合理地選擇無(wú)功補(bǔ)償?shù)姆绞竭M(jìn)行平衡地配置是完善電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償?shù)闹匾獌?nèi)容。

科技應(yīng)用雜志曾載文：我國(guó)第一套10kV線(xiàn)路的完善無(wú)功補(bǔ)償裝置是在云南的瀘西變電所投入使用的。它采用的是上海交大專(zhuān)利研制的無(wú)功連續(xù)的補(bǔ)償裝置。此裝置的最大補(bǔ)償容量達(dá)到了8 000kVA。瀘西變電所的無(wú)功補(bǔ)償裝置實(shí)現(xiàn)了電容器零電流無(wú)沖擊的投切和自動(dòng)控制線(xiàn)路的功率因數(shù)。通過(guò)投入無(wú)功連續(xù)補(bǔ)償裝置的使用，整個(gè)瀘西的電網(wǎng)都受到了很好的保護(hù)，變電所電容器和投切接觸器的使用壽命也得以延長(zhǎng)。

1 低壓無(wú)功補(bǔ)償概述

所謂無(wú)功補(bǔ)償是指在配電變壓器低壓380V（400V）網(wǎng)絡(luò)中安裝供電補(bǔ)償裝置以補(bǔ)償變壓器的漏磁無(wú)功損耗。根據(jù)補(bǔ)償方式的不同可以進(jìn)行分類(lèi)，分為隨器補(bǔ)償、隨機(jī)補(bǔ)償和跟蹤補(bǔ)償。其中隨器補(bǔ)償和跟蹤補(bǔ)償?shù)脑聿畈欢唷?/p>

在這里我們要討論電網(wǎng)的無(wú)功負(fù)荷。低壓供電配導(dǎo)線(xiàn)路的不同之處在于它往往是一條線(xiàn)路接了很多臺(tái)容量不一致的大大小小的配電變壓器。一般10kV的配導(dǎo)線(xiàn)路中，一般接了十幾臺(tái)甚至幾十臺(tái)容量大小不一樣的配電變壓器。分散的配電變壓器在容量很小這一因素的影響下使得多數(shù)的變壓器每天有一半以上的時(shí)間處于空載運(yùn)行的狀態(tài)，這無(wú)疑將導(dǎo)致在用電高峰時(shí)段出現(xiàn)無(wú)功不平衡的現(xiàn)象。城市容易出現(xiàn)高溫酷暑天氣大面積用電量過(guò)大，而春天和秋天則用電量過(guò)??；在農(nóng)村，農(nóng)忙時(shí)節(jié)的大量用電設(shè)備諸如抽水機(jī)、收割機(jī)、插秧機(jī)等等的同時(shí)投入使用導(dǎo)致無(wú)功不平衡現(xiàn)象。

一般在分散的用戶(hù)共用的10kV供電系統(tǒng)中，超過(guò)七成的變壓器在75kV安以下。在這種供電網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)下，原有的電網(wǎng)用戶(hù)中10kV線(xiàn)路的送出端口和配電用戶(hù)、變壓器用戶(hù)等都沒(méi)有無(wú)功補(bǔ)償裝置，這導(dǎo)致10kV送出端口的功率因素下的COSφ值處于一個(gè)很低的狀態(tài)。諸多小容量的配電變壓器在低負(fù)荷的狀態(tài)下運(yùn)作加大了無(wú)功功率，加之各種家用電器的無(wú)功損耗和配變的空載和磁漏損耗，致使COSφ值無(wú)法達(dá)到規(guī)定的數(shù)值，這對(duì)導(dǎo)線(xiàn)的損傷也是十分大的。加速老化的導(dǎo)線(xiàn)使得整個(gè)供導(dǎo)線(xiàn)路的壽命縮短，也間接影響到了用戶(hù)的變壓器的使用壽命。

2 無(wú)功補(bǔ)償方式詳析

10kV的供導(dǎo)線(xiàn)路中的無(wú)功補(bǔ)償方式要根據(jù)各地的用電特點(diǎn)進(jìn)行選擇。對(duì)于變電站10kV的母線(xiàn)上裝置并聯(lián)電容器組進(jìn)行集中補(bǔ)償?shù)姆椒▉?lái)說(shuō)，這只能增加母線(xiàn)和變壓器之間以及上一級(jí)的電壓等級(jí)線(xiàn)路的功率因數(shù)，不能對(duì)母線(xiàn)上手端的功率因數(shù)值產(chǎn)生影響。因?yàn)?0kV供導(dǎo)線(xiàn)路上的每一個(gè)配電變壓器提供的無(wú)功功率的輸出點(diǎn)仍然在此，每一條送出線(xiàn)路上的損耗并不會(huì)因此降低。所以，在選擇無(wú)功補(bǔ)償?shù)牡姆绞缴希?0kV的供導(dǎo)線(xiàn)路和系統(tǒng)最好采用在線(xiàn)路上直接裝上配電變壓器進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償。這種方法對(duì)選擇補(bǔ)償量有更加明確的根據(jù)，可以將資源充分應(yīng)用在需要補(bǔ)償?shù)牡胤?。這種方式的補(bǔ)償效率高，效果明顯。

農(nóng)村的變壓器多為“T”接變壓器，在10kV的配導(dǎo)線(xiàn)路上，空載運(yùn)行的現(xiàn)象非常明顯。多數(shù)時(shí)段下，農(nóng)村電網(wǎng)中的變壓器大電壓在線(xiàn)路中多無(wú)法發(fā)揮全力的作用，只有在農(nóng)忙時(shí)期才有許多大用電裝置投入使用。很明顯，農(nóng)村的變壓器空載運(yùn)行對(duì)線(xiàn)路的損耗很大。許多農(nóng)村的10kV線(xiàn)路首端的功率因數(shù)值不超過(guò)0.75。因此，在農(nóng)村的10kV配導(dǎo)線(xiàn)路的無(wú)功補(bǔ)償方式選擇中，應(yīng)采用隨機(jī)和隨器的補(bǔ)償方式，因?yàn)橐源鍨樽匀粏挝坏霓r(nóng)村供電系統(tǒng)存在很多不切實(shí)際的情況，大的用電量機(jī)器很少、農(nóng)村范圍廣大、線(xiàn)路長(zhǎng)等等使得大范圍的無(wú)功分散補(bǔ)償成為必須。在變壓器的低壓一側(cè)按照空載的電流值計(jì)算并選擇并聯(lián)的電容器作補(bǔ)償，在大型用電設(shè)備上裝載并聯(lián)電容器，通過(guò)計(jì)算電機(jī)容量來(lái)進(jìn)行補(bǔ)償。這種隨機(jī)和隨器的無(wú)功補(bǔ)償方式應(yīng)該采用手動(dòng)投切的方式，也就是是說(shuō)只有當(dāng)大型的電機(jī)處于運(yùn)行狀態(tài)的時(shí)候才能進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償。對(duì)于農(nóng)忙季節(jié)的用電特征——許多大型的電機(jī)同時(shí)投入使用，且集中在一段時(shí)間內(nèi)，可以歸納為固定的短時(shí)間內(nèi)大容量的電機(jī)同時(shí)投入使用。比如說(shuō)排灌設(shè)備（抽水機(jī)、排灌站等等）不重視無(wú)功補(bǔ)償導(dǎo)致的大損耗產(chǎn)生。針對(duì)這種用電特征，應(yīng)當(dāng)根據(jù)電機(jī)的容量進(jìn)行并聯(lián)電容器的隨機(jī)補(bǔ)償，促進(jìn)用電平衡。只有在農(nóng)村選擇這種方式才能降低農(nóng)村電網(wǎng)線(xiàn)路的空耗，降低用電量，降低農(nóng)村的電價(jià)，減輕農(nóng)民負(fù)擔(dān)。

3 無(wú)功補(bǔ)償?shù)男б娣治?/h2>

1）對(duì)于企業(yè)用電和家庭用電來(lái)說(shuō)，無(wú)功補(bǔ)償?shù)慕?jīng)濟(jì)效益的完全不一樣的。特別是對(duì)于大用電量的企業(yè)來(lái)說(shuō)，無(wú)功補(bǔ)償?shù)谋匾杂葹槊黠@。我國(guó)的工業(yè)用電的價(jià)格比民用電的價(jià)格要高，是因?yàn)楣I(yè)用電量特別大，如果不進(jìn)行價(jià)格上的限制，過(guò)度的用電會(huì)給我國(guó)許多地方的供電帶來(lái)影響。近年由于夏天普遍高溫導(dǎo)致的拉閘限電充分說(shuō)明了我國(guó)的電資源還是短缺的。國(guó)家的《電力系統(tǒng)電壓和無(wú)功電力技術(shù)導(dǎo)則》對(duì)不同企業(yè)的功率因數(shù)的規(guī)定數(shù)值都是根據(jù)企業(yè)的用電量來(lái)進(jìn)行規(guī)定的。一般低于規(guī)定的數(shù)值要加收電費(fèi)，高于規(guī)定的數(shù)值則可以減免電費(fèi)。事實(shí)上這都是在鼓勵(lì)企業(yè)對(duì)電資源進(jìn)行充分利用而不是讓導(dǎo)線(xiàn)空載運(yùn)行；

2）可以節(jié)省整個(gè)配電系統(tǒng)的能耗。我們根據(jù)有功功率的公式可以知道：P=IUCOSφ，由于無(wú)功補(bǔ)償前后在線(xiàn)路上傳輸?shù)挠泄Φ墓β什粫?huì)發(fā)生改變，COSφ的提高使得補(bǔ)償之后的電壓U后就比補(bǔ)償之前的電壓U前大一點(diǎn)點(diǎn)，但是差別不大U前和U后可以用約等號(hào)對(duì)比。這樣I前COSφ前＝I后COSφ后，由此可知I前/I后＝COSφ后/COSφ前。我們可以通過(guò)這個(gè)公式得出線(xiàn)損百分?jǐn)?shù)的減少數(shù)值公式：

功率因數(shù)的提高達(dá)到0.1～0.3以上的時(shí)候，有功損耗的降低率超過(guò)20%，最多達(dá)到將近50%；

3）對(duì)于農(nóng)村的無(wú)功補(bǔ)償，則是為了平衡地區(qū)的經(jīng)濟(jì)水平，提高農(nóng)民的收入，減輕農(nóng)民的生活負(fù)擔(dān)，鼓勵(lì)他們用電。一是減少空載運(yùn)行給電網(wǎng)帶來(lái)的損耗；二是通過(guò)無(wú)功補(bǔ)償延長(zhǎng)電機(jī)和電器的壽命。只有降低了整個(gè)電力系統(tǒng)的能耗才能在根本上降低整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行成本。

舉例來(lái)說(shuō)，農(nóng)村的水泵可以通過(guò)無(wú)功補(bǔ)償增加變壓器的容量。用公式表示為：

一臺(tái)農(nóng)村的用于抽水的水泵的額定功率約為150KW，無(wú)功補(bǔ)償前的功率因數(shù)約為0.86，補(bǔ)償之后的功率因數(shù)約為0.97，按照容量的公式計(jì)算可以得出：

P=（150÷0.86）×（0.97÷0.86-1）=174.4×0.13=22.67KW。

4 10kV配導(dǎo)線(xiàn)路無(wú)功補(bǔ)償過(guò)程中的接地問(wèn)題及對(duì)策

對(duì)于10kV配導(dǎo)線(xiàn)路在無(wú)功補(bǔ)償過(guò)程中出現(xiàn)的接地故障主要總結(jié)為以下幾種：

1）非熔絲接觸橫擔(dān)造成的接地。有的用電家庭在熔斷器的熔絲熔斷之后不采用同樣的熔絲更換而是臨時(shí)采取鋁絲替代導(dǎo)致的接地；

2）絕緣體擊穿造成的接地。雷擊造成的擊穿導(dǎo)致接地或是斷路器真空泡破裂導(dǎo)致的接地都不易察覺(jué)，要加強(qiáng)裝置過(guò)程中的質(zhì)量檢測(cè)，在絕緣子潮濕前做干燥保護(hù)；

3）外力造成的破壞引起的接地。多見(jiàn)于意外事故和自然災(zāi)害導(dǎo)致的接地。所以在進(jìn)行電網(wǎng)線(xiàn)路的裝置過(guò)程中要多對(duì)周?chē)M(jìn)行警示，在多發(fā)災(zāi)害的地區(qū)嚴(yán)格進(jìn)行監(jiān)控。對(duì)于電網(wǎng)區(qū)域內(nèi)有大量建筑物和不符合規(guī)定的交叉線(xiàn)路在大風(fēng)大雨天氣下造成的事故近期的接地要根據(jù)線(xiàn)路規(guī)則進(jìn)行解決。在線(xiàn)路保護(hù)區(qū)內(nèi)設(shè)立警示牌并與導(dǎo)線(xiàn)進(jìn)行安全距離的隔離能夠有效解決這一問(wèn)題。要加強(qiáng)人員對(duì)電網(wǎng)做定期的檢查，特別是夜間的巡邏，發(fā)現(xiàn)放電現(xiàn)象要及時(shí)處理加固；

4）在避雷針（或避雷器）的選擇上要進(jìn)行慎重的工作。防止質(zhì)量差、性能不穩(wěn)定的避雷器流入市場(chǎng)；用電戶(hù)要及時(shí)進(jìn)行老化的避雷針的觀(guān)察，對(duì)性能下降的避雷針進(jìn)行檢修，對(duì)無(wú)法使用的避雷針進(jìn)行替換；

5）及時(shí)清理鐵橫擔(dān)上的鳥(niǎo)巢，防止陰雨天氣因?yàn)槌睗裨斐傻木€(xiàn)路接地。10kV的橫擔(dān)長(zhǎng)度比較短，許多鳥(niǎo)類(lèi)喜歡在橫擔(dān)中間筑巢，一旦鳥(niǎo)巢的規(guī)模過(guò)大，整個(gè)鳥(niǎo)巢將可能因?yàn)樘鞖庀掠暌鹬亓窟^(guò)大形成線(xiàn)路接地。

解決電路補(bǔ)償裝置接地的接線(xiàn)是一項(xiàng)重要的工作，是保證無(wú)功補(bǔ)償裝裝置有效運(yùn)行的重要工作事項(xiàng)。在裝置的測(cè)量點(diǎn)——補(bǔ)償裝置的電容器組和電流的引入點(diǎn)容易在接線(xiàn)中忘記。事實(shí)上電流的引入點(diǎn)是補(bǔ)償裝置中電流互感器在被補(bǔ)償系統(tǒng)中的安裝點(diǎn)。正確的接線(xiàn)方法是：參考供電電源，將電流互感器安裝在電容器組的總進(jìn)線(xiàn)“T”點(diǎn)電源之間，也就是電流互感器測(cè)量的電流要包含經(jīng)過(guò)電容器組的電流。如果操作錯(cuò)誤，電容器分組的投切狀態(tài)下，裝置顯示有功、無(wú)功功率等數(shù)值都不會(huì)出現(xiàn)變化，導(dǎo)致投切的結(jié)果無(wú)法判斷而影響整個(gè)裝置的作用。

5 結(jié)論

10kV配導(dǎo)線(xiàn)路的完善無(wú)功補(bǔ)償是需要經(jīng)過(guò)精心設(shè)計(jì)和計(jì)算的一種保護(hù)措施。用戶(hù)對(duì)無(wú)功補(bǔ)償裝置的選擇仍然是采用自愿的原則。但是，隨著用電量的增長(zhǎng)和限電政策的推行，夏季將有更多的企業(yè)因投入使用無(wú)功補(bǔ)償裝置節(jié)省更多費(fèi)用。無(wú)功補(bǔ)償裝置具有良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，值得大量推廣。

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