關(guān)于10kv配電網(wǎng)的無功補償分析

■胡 強，李 梅

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1 無功功率得產(chǎn)生及其影響

由物理學知識可知，只要電氣設(shè)備帶有電磁線圈，就會有因電磁場引起的無功功率，而降低損耗的根源就是要盡力消除由電磁圈引起的無功功率。10kV配電網(wǎng)中所需的無功功率，主要包括配電變壓器的勵磁所損耗的無功功率△QO、配電變壓器繞組電抗所損耗的無功功率△QT、線路電抗所損耗的無功功率△QL及感性用電設(shè)備損耗的無功功率△QF。即Q=△QO+△QT+△QL+△QF。

電磁線圈所產(chǎn)生的無功功率，對供電和用電產(chǎn)生了諸多不良影響，如:

(1)無功功率在被輸送的同時也會引起有功功率的損耗，舉例來說，若客戶需要有功功率P為一定時，無功功率Q越大，隨之網(wǎng)絡(luò)中產(chǎn)生的功率也會增大從而加大損耗;(2)電壓損失也會由于無功功率的影響而增大;(3)對于輸變電設(shè)備來說，供電能力會受影響而降低;(4)對于發(fā)電機來說，有功功率的輸出也會一定程度上降低;(5)由于無功功率的摻合，會使電氣設(shè)備形成低功率因數(shù)運行，不能充分發(fā)揮效果。

綜上所述，不論是從降低損耗、確保供電質(zhì)量，還是從保障供電設(shè)備的性能而言，對供用電電網(wǎng)和設(shè)備進行無功補償都是必要的。我們也可以通過這些措施改善功率因數(shù)，提高系統(tǒng)的供電能力，使整個供用電系統(tǒng)更經(jīng)濟、更合理地為人民生活服務(wù)。

在交流電路中，純電阻元件中負載電流與電壓相位是一樣的。在純電感負載中電壓超前電流90度，純電容負載中電流超前電壓也達到90度，換個角度來說，純電容中電流與純電感中的電流整整相差180度，那么便可以相互抵消。所以當電源向外供電時，兩種電荷可以在純電感負載向外釋放能量的時候交換，一方所需要的無功功率就可由另一方輸出的無功功率中得到補償，這樣便可以從根本上解決無功功率的補償問題，達到預期效果。

(1)無功功率補償原則有:①因為考慮到線路上會有大量的不必要損耗，所以無功功率補償應就近進行。②因為存在電容器的維護問題和自身性能有限，無功損耗在采用固定方式補償?shù)耐瑫r，次數(shù)不宜太多，補償點以兩次為最佳。③對于用戶，應該在其處就進行無功補償，比如變壓器的無功損耗，可以考慮對于電容器的改變和更新，總體來說，在功率方面，補償?shù)迷蕉?，效果越好，也會促進電網(wǎng)在長遠角度的經(jīng)濟化、發(fā)展化。

2 無功功率補償技術(shù)要求

(1)對于10kV配電線路來說，為了在保障其供電可靠性可靠率的前提下使整個電力系統(tǒng)更穩(wěn)定、安全、經(jīng)濟地運行，我們需要做的則是連接城鄉(xiāng)網(wǎng)，對其進行建設(shè)與改造，加大對其無功補償裝置系統(tǒng)的安裝更新，使整個供電系統(tǒng)的可靠性有質(zhì)地的提高，帶給人民更多的生活便利。

(2)國家電力公司下發(fā)關(guān)于電力行業(yè)創(chuàng)一流的文件中，要求10kV功率因數(shù)不小于0.9，線損不大于5%，以及電壓質(zhì)量和無功補償?shù)倪\行管理等內(nèi)容，針對這些問題，主要的解決方法是在10kV線路中投入一定的電容器來進行無功補償，投入方式分為兩種:固定和自動相結(jié)合。如果要使整個無功補償率達到最高值，按照相關(guān)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計和計算，則是要結(jié)合固定和自動相結(jié)合的兩種方式，得出最佳前置系數(shù)，相互配合影響，就能達到理論上的最高值，獲得最大的無功補償率。

(3)農(nóng)村配電網(wǎng)的線路比較復雜，不能統(tǒng)一而論，每個地區(qū)有自己的電流密度和最適宜電容器功率大小，我們可以對固定和自動相結(jié)合這兩種方法進行適宜的統(tǒng)一、拆分，使其相互配合地為我們工作帶來便利，整個過程可以分為兩部分:一是固定補償電容器的安裝，分為變電所內(nèi)按主變壓器容15%左右的固定補償電容器組和線路負荷中心的固定補償電容器組。二是自動補償電容器組，它們可以安裝在線路負荷中心的上側(cè)。

(4)對于農(nóng)網(wǎng)主要使用的10kV配網(wǎng)系統(tǒng)，有不同的組成部分，變電站的集中補償、10kV線路補償和用戶端低壓補償，另外還附有隨機補償，也就是說總共有四個不同方面的補償來源。

(5)應通過對該線路的平均無功負荷和最小無功負荷的計算，來確定某一條配電線路的補償容量。當負載線路最小無功負荷小于2/3的平均無功負荷，考慮到無功要送下來，可以安裝一個固定的補償裝置，但要確定最小的無功負荷點的補償容量。當線路具有更大的無功負荷點，既要考慮線路距離，也要考慮在實際安裝中每組補償裝置的容量大小，最好為100 ～200kvar。

3 無功補償方式

(1)負荷的無功功率補償。在配電變壓器二次側(cè)對負荷進行無功補償，彌補了用戶的電能損失。無功補償主要是通過提高功率因數(shù)校正電容器所需的補償容量來計算。補償電容的容量受負載變化的影響，通過調(diào)整電容器組的部分，以選擇最佳的無功補償方式。

(2)配變無功功率補償。配電變壓器無功損耗分△QO和△QT兩部分。△QO獨立的磁場被用來建立無功損耗，和負載電流沒有關(guān)系，△QT場與負載電流的漏磁通所建立的無功功率損耗的平方成正比，研究配電變壓器損耗的無功補償，應根據(jù)一個固定的線路有功功率損耗和無功功率補償容量來確立。

4 保護功能

電容器本身的質(zhì)量性能，相關(guān)保護裝置的配置，電網(wǎng)運行的參數(shù)、方式、狀態(tài)，并聯(lián)電容器之間的補救措施等一系列因素都影響著整個電網(wǎng)的運行，從而影響到電力行業(yè)和整個居民生活、社會運轉(zhuǎn)的狀態(tài)。不管10kv電網(wǎng)在運行上會遇到哪些問題，保護措施的完善性都是必不可少的，與此同時也應該最大程度上保障設(shè)備的安全可靠。

以上綜合來講即如圖所示:

5 結(jié)束語

電能已成為居民生活中不可缺少的部分，但由于過低的用電負荷自然功率造成大量的無功賠償，對于電能的損耗相當大，造成電網(wǎng)在供電質(zhì)量上還有待提高，所以，應對癥下藥找到適宜的對策，適當降低電網(wǎng)運行過程中的無功賠償，使電網(wǎng)系統(tǒng)更經(jīng)濟、有效地運行，為人民謀取福利。

［1］禹申，鄂淑華，李永志．10kV配電網(wǎng)工程的勘測設(shè)計［J］．農(nóng)機化研究．2005(01)．

［2］李啟芳．論包頭供電局引進MIS的經(jīng)濟效益與社會效益［J］．內(nèi)蒙古石油化工．2005(12)．

［3］王長樹，袁鵬輝．淺談10kV配電網(wǎng)環(huán)網(wǎng)供電［J］．農(nóng)村電氣化．2004(09)．