試論10 kV配電無功補(bǔ)償應(yīng)用

段國榮

（博羅縣雷鵬電力安裝工程有限公司，廣東 博羅 516100）

在較低壓配電網(wǎng)中，電壓質(zhì)量是衡量電力系統(tǒng)電能質(zhì)量的重要指標(biāo)之一，是創(chuàng)一流的必備條件，它的好壞主要取決于電力系統(tǒng)無功補(bǔ)償分布是否合理。這不僅關(guān)系到電力系統(tǒng)向電力用戶提供電能質(zhì)量的優(yōu)劣問題，而且還直接影響到電網(wǎng)的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。若無功電源容量不足，系統(tǒng)運(yùn)行電壓將難以保證，還會使電氣設(shè)備得不到充分利用，從而降低網(wǎng)絡(luò)的傳輸能力，并引起損耗增加。

1 10 kV及以下配電網(wǎng)無功管理現(xiàn)狀

一般地，供電企業(yè)大部分采取變電站內(nèi)無功集中補(bǔ)償，主網(wǎng)功率因數(shù)較高，主網(wǎng)線損較低。而10 kV及以下配電網(wǎng)，其無功管理狀況卻并不樂觀。

2 無功補(bǔ)償方式的選擇

配電網(wǎng)無功補(bǔ)償?shù)闹饕绞接?種：變電站補(bǔ)償、配電線路補(bǔ)償、隨機(jī)補(bǔ)償、隨器補(bǔ)償、跟蹤補(bǔ)償。

2.1 變電站補(bǔ)償

針對電網(wǎng)的無功平衡，在變電站進(jìn)行集中補(bǔ)償，補(bǔ)償裝置包括并聯(lián)電容器、同步調(diào)相機(jī)、靜止補(bǔ)償器等，主要目的是平衡電網(wǎng)的無功功率，改善電網(wǎng)的功率因數(shù)，提高系統(tǒng)終端變電所的母線電壓，補(bǔ)償變電站主變壓器和高壓輸電線路的無功損耗。這些補(bǔ)償裝置一般集中接在變電站10 kV母線上，因此具有管理容易、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)是這種補(bǔ)償方式對 10 kV配電網(wǎng)的降損不起作用。

2.2 配電線路補(bǔ)償

即通過在線路桿塔上安裝電容器實(shí)現(xiàn)無功補(bǔ)償。線路補(bǔ)償點(diǎn)不宜過多；控制方式應(yīng)從簡，一般不采用分組投切控制；補(bǔ)償容量也不宜過大，避免出現(xiàn)過補(bǔ)償現(xiàn)象；保護(hù)也要從簡，可采用熔斷器和避雷器作為過流和過壓保護(hù)。線路補(bǔ)償方式主要提供線路和公用變壓器需要的無功，該種方式具有投資小、回收快、便于管理和維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，適用于功率因數(shù)低、負(fù)荷重的長線路。缺點(diǎn)是存在適應(yīng)能力差，重載情況下補(bǔ)償不足等問題。

2.3 隨機(jī)補(bǔ)償

隨機(jī)補(bǔ)償就是將低壓電容器組與電動機(jī)并接，通過控制、保護(hù)裝置與電動機(jī)同時投切的一種無功補(bǔ)償方式?？h級配電網(wǎng)中有很大一部分的無功功率消耗在電動機(jī)上，因此，搞好電動機(jī)的無功補(bǔ)償，使其無功就地平衡，既能減少配電線路的損耗，同時還可以提高電動機(jī)的出力。

2.4 隨器補(bǔ)償

隨器補(bǔ)償是指將低壓電容器通過低壓熔斷器接在配電變壓器二次側(cè)，以補(bǔ)償配電變壓器空載無功的補(bǔ)償方式。隨器補(bǔ)償?shù)膬?yōu)點(diǎn)是接線簡單，維護(hù)管理方便，能有效地補(bǔ)償配電變壓器空載無功，限制農(nóng)網(wǎng)無功基荷，使該部分無功就地平衡，從而提高配電變壓器利用率，降低無功網(wǎng)損，提高用戶的功率因數(shù)，改善用戶的電壓質(zhì)量，具有較高的經(jīng)濟(jì)性，是目前無功補(bǔ)償最有效的手段之一。缺點(diǎn)是由于配電變壓器的數(shù)量多、安裝地點(diǎn)分散，因此補(bǔ)償工作的投資比較大，運(yùn)行維護(hù)工作量大。

2.5 跟蹤補(bǔ)償

跟蹤補(bǔ)償是指以無功補(bǔ)償投切裝置作為控制保護(hù)裝置，將低壓電容器組補(bǔ)償在用戶配電變壓器低壓側(cè)的補(bǔ)償方式。這種補(bǔ)償方式，部分相當(dāng)于隨器補(bǔ)償?shù)淖饔?，主要適用與100 kVA及以上的專用配電變壓器用戶。跟蹤補(bǔ)償?shù)膬?yōu)點(diǎn)是可較好地跟蹤無功負(fù)荷的變化，運(yùn)行方式靈活，補(bǔ)償效果好，但是費(fèi)用高，且自動投切裝置較隨機(jī)或隨器補(bǔ)償?shù)目刂票Ｗo(hù)裝置復(fù)雜，如有任一元件損壞，則可導(dǎo)致電容器不能投切。其主要適用于大容量、大負(fù)荷的配變。

3 10 kV無功補(bǔ)償裝置的安裝和接線

10 kV無功補(bǔ)償裝置安裝技術(shù)要點(diǎn)是：①必須保證接入智能控制器的電壓、電流的相位正確，才能確保投退電容器指令正確。因?yàn)樵诎惭b過程中易發(fā)生電流互感器反相、電壓電流錯位的情況，因此，裝置安裝完成，初次投入運(yùn)行時，必須實(shí)測輸入智能控制器的電壓、電流的相序和相位。②電流互感器必須監(jiān)測配電變壓器的總電流，即電流互感器必須裝在并聯(lián)電容器之前的總路上，這樣智能控制器才能感知投退電容器后的電流相位變化。③保證分補(bǔ)電容器與應(yīng)補(bǔ)的單相負(fù)荷相對應(yīng)，即哪一相功率因數(shù)低則應(yīng)投入對應(yīng)相的分補(bǔ)電容器。

10 kV無功補(bǔ)償裝置測量點(diǎn)的接線，主要是補(bǔ)償裝置的電容器組和電流的引入點(diǎn)，特別是電流的引入點(diǎn)，在實(shí)際接線中往往被忽視。電容器組的引入點(diǎn)，指電容器組的總進(jìn)線在被補(bǔ)償系統(tǒng)中的“T”接點(diǎn)；電流的引入點(diǎn)，指補(bǔ)償裝置用的電流互感器在被補(bǔ)償系統(tǒng)中的安裝點(diǎn)。正確的方法是：以負(fù)荷的供電電源為參考點(diǎn)，電流互感器的安裝點(diǎn)必須在電容器組的總進(jìn)線“T”接點(diǎn)電源之間，即電流互感器測量的電流必須包含流過電容器組的電流，否則，在電容器分組投、切狀態(tài)中，無功補(bǔ)償裝置測量顯示的有功、無功功率和COSφ值都不會變化，造成無功補(bǔ)償裝置投、切效果無法判斷。這個問題若不引起重視，必然在安裝過程中造成隱患和返工。

4 10 kV無功補(bǔ)償裝置的運(yùn)行維護(hù)

首先，10 kV無功補(bǔ)償裝置應(yīng)定期巡視維護(hù)，建議巡視周期為一個月。由于10 kV無功補(bǔ)償裝置大都裝于戶外，灰塵較重，巡視時應(yīng)停用裝置，進(jìn)行除塵。其次，要定期采集數(shù)據(jù)并進(jìn)行運(yùn)行分析，建議執(zhí)行周期為一季度或根據(jù)負(fù)荷變化調(diào)整。低壓無功補(bǔ)償裝置一項(xiàng)很重要的功能就是能保存運(yùn)行數(shù)據(jù)資料，生成各種報(bào)表。以下是對幾種主要報(bào)表的介紹：

4.1 電容器動作記錄報(bào)表

該報(bào)表為低壓無功補(bǔ)償裝置最重要的報(bào)表，反映了裝置中電容器投切情況，充分體現(xiàn)了無功補(bǔ)償裝置改善無功電壓的效果，從表中可看出電容器投切時間、投切原因、是哪組電容器動作、動作前后對無功及電壓的影響。

4.2 月電壓報(bào)表

該表反映了裝置安裝點(diǎn)本月內(nèi)每天相電壓、相電流的最大值和最小值及其發(fā)生的時刻，可通過它了解該配電變壓器基本運(yùn)行狀況，便于配電變壓器運(yùn)行檔位調(diào)整、三相負(fù)荷分配等。

4.3 配電變壓器負(fù)荷日報(bào)表

該表反映了每日整點(diǎn)時的三相電壓、電流、有功和無功功率、零序電流及該時段（1 h）內(nèi)的有功電量，詳細(xì)反映了該配電變壓器每小時運(yùn)行參數(shù)及負(fù)荷狀況。

4.4 配電變壓器供電量月報(bào)表

該表反映了本月每日每小時的電能量，提供了極其詳細(xì)的用電量及變化情況，可與電能表電能量核對，對計(jì)量錯誤、竊、漏電情況提供排查的手段。再次，電氣設(shè)備經(jīng)過長時間運(yùn)行，故障的概率會逐漸提高，對于較頻繁動作的低壓無功補(bǔ)償裝置來說更是如此。裝置中的智能控制器、復(fù)合開關(guān)、補(bǔ)償電容器都可能發(fā)生故障，這些故障通過巡視和報(bào)表分析是可以發(fā)現(xiàn)的。出現(xiàn)故障后應(yīng)及時處理，保證裝置良好運(yùn)行。

5 10 kV無功補(bǔ)償裝置的效益分析

在配電網(wǎng)的運(yùn)行中，功率因數(shù)越高，電網(wǎng)中的視在功率用來供給用戶的有功功率越大，線路的無功功率損耗越小，電網(wǎng)的輸電損耗便越小。適當(dāng)利用10 kV無功補(bǔ)償裝置提高配電網(wǎng)及用戶的功率因數(shù)，不但可以充分提高供電設(shè)備效率，減少線路損失，改善電壓質(zhì)量，而且可以提高用戶用電設(shè)備的工作效率，并為用戶節(jié)約電能。

例如，某條10 kV供電線路，有功負(fù)荷為3000 kW，線路長4.5 km，導(dǎo)線型號為LGJ－95（電阻率取0.33 Ω/km）。在沒有加裝無功補(bǔ)償裝置時的功率因數(shù)為0.8?？梢杂?jì)算出：線路電流為216.5 A，線路電阻消耗功率為185 kW，線損率為5.83%，線路壓降為0.495 kV，即母線出線電壓需為10.495 kV才能保證負(fù)荷端電壓為10 kV。

在加裝無功補(bǔ)償裝置設(shè)備將功率因數(shù)提高到0.95后，可以計(jì)算出：線路電流為182.3 A，線路電阻消耗功率131 kW，線損率為4.20 %，線路壓降為0.417 kV。由此10 kV線路可以看出，負(fù)荷功率因數(shù)由0.8提高至0.95，其線損率可降低1.63%。對于一個年售電量10億kW/h的縣級供電企業(yè)而言，1.6%的線損率，按均價(jià)0.5元/kW·h計(jì)算，就是800萬元的經(jīng)濟(jì)效益。因此，低壓無功補(bǔ)償裝置的經(jīng)濟(jì)效益是顯而易見的。

6 結(jié)束語

總之，無功補(bǔ)償對電網(wǎng)安全、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行具有重要作用，無功補(bǔ)償無論是電力部門，還是用戶都是共同關(guān)注的問題。合理選擇無功補(bǔ)償方案，能有效提高系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定性，保證電網(wǎng)的電壓質(zhì)量，提高發(fā)輸電設(shè)備的利用率，降低有功網(wǎng)損和減少發(fā)電費(fèi)用。我國10 kV配電網(wǎng)的規(guī)模較大，因此，10 kV配電網(wǎng)無功補(bǔ)償對降損節(jié)能、改善電壓質(zhì)量意義重大。

1 郭國方.無功補(bǔ)償裝置在城市配網(wǎng)中的運(yùn)用［J］.科技咨詢導(dǎo)報(bào)，2007（06）