試析10千伏配網(wǎng)輸電路的無功優(yōu)化補(bǔ)償

摘要：隨著電力事業(yè)的快速發(fā)展，我國電網(wǎng)覆蓋面積越來越大。在電網(wǎng)配置中，10千伏配網(wǎng)輸電路無功補(bǔ)償?shù)玫搅似毡閼?yīng)用。在部分農(nóng)村地區(qū)，因?yàn)楣╇姽β室驍?shù)比較低，所以，在10千伏配網(wǎng)輸電路中安裝恰當(dāng)?shù)臒o功補(bǔ)償裝置，是減小電網(wǎng)運(yùn)行損耗、提高電網(wǎng)運(yùn)行效率的重要手段。本文在介紹相關(guān)概念及原理的基礎(chǔ)上，分析10千伏配網(wǎng)輸電路無功優(yōu)化補(bǔ)償方案，為10千伏配網(wǎng)輸電路的正常運(yùn)行提供可靠依據(jù)。

關(guān)鍵詞：10千伏；配網(wǎng)輸電路；無功補(bǔ)償

隨著生產(chǎn)力的快速發(fā)展，電子產(chǎn)品的不斷運(yùn)用，人們生活、生產(chǎn)對于電力的需求量也在逐漸增加。近些年來，在人們生活水平不斷提高的形勢下，各種電子產(chǎn)品也逐漸應(yīng)用到了各個家庭中，致使電力企業(yè)供電能力和電力用戶消耗能力之間出現(xiàn)了巨大的矛盾。為了緩解電力緊張對人們生活、生產(chǎn)的影響，充分發(fā)揮電力能源的作用，一定要加大無功補(bǔ)償策略的運(yùn)用，以此來降低輸電路電能損耗量，改善供電質(zhì)量，進(jìn)而促進(jìn)電網(wǎng)的正常運(yùn)行。

一、相關(guān)概念及原理

（一）功率因數(shù)與無功功率補(bǔ)償

功率因數(shù)指的就是在電網(wǎng)運(yùn)行中，電氣設(shè)備、變壓器、電動機(jī)等既有電感又有電阻的電感性負(fù)載，在電壓與電流相量之間具有一個相位差，其相位角的余弦為cosθ，此為功率因數(shù)。功率因數(shù)主要就是有功功率與視在功率的比值，是對電力用戶用電設(shè)備使用情況、電能利用情況、用電管理情況的體現(xiàn)，是一項(xiàng)非常重要的技術(shù)指標(biāo)。

無功功率補(bǔ)償指的就是將感性負(fù)載與容性功率裝置連接在同一電路中，當(dāng)感性負(fù)載釋放能量的時候，容性功率裝置就會吸收能量；當(dāng)容性功率裝置釋放能量的時候，感性負(fù)載就會吸收能量，所以，兩者之間的能量是互相轉(zhuǎn)換的，感性負(fù)載吸收的無功功率可以在容性功率裝置輸出的無功功率中得到補(bǔ)償。

（二）無功補(bǔ)償原理

在交流電網(wǎng)系統(tǒng)中，無功功率作為一種根本特征，在電網(wǎng)提供感抗負(fù)載時，就會供給兩種功率：無功功率、有功功率。其中，有功功率就是將電能轉(zhuǎn)變成其它形式能量，如機(jī)械能、熱能、光能等。無功功率主要運(yùn)用在電路磁場與電場中，并且在帶有感抗的設(shè)備中構(gòu)建與維持磁場。如電能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能，使電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)磁場驅(qū)動轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動；電能傳送中，主要就是在變壓器中構(gòu)建交變磁場，所以，無功功率作用非常大。在交變磁場中，因?yàn)橐粋€周期釋放與吸收的能量可以互相抵消，所以導(dǎo)致能量沒有損耗，此種功率就是感性無功功率，如果在一個周期內(nèi)，上半周充電和下半周放電的功率一致，那么就是容性無功功率。

在正常情況下，電力用戶端不僅可以在電源上獲取有功功率，還可以獲取無功功率。無功負(fù)荷一般均會產(chǎn)生以下問題：其一，在發(fā)電機(jī)供電的時候，普遍存在著發(fā)電機(jī)輸出功率小的問題；其二，在變壓器供電的時候，因?yàn)橐曉诠β蚀_定，當(dāng)無功功率增大時，就會降低電能傳輸量；其三，隨著無功功率的不斷增大，不僅會減小電力用戶端電壓，還會增大線路電能損耗。

無功功率補(bǔ)償原理：將感性功率負(fù)荷和容性功率負(fù)荷裝置并聯(lián)在同一電路中，當(dāng)感性功率負(fù)荷釋放能量的時候，容性功率負(fù)荷就會吸收能量；當(dāng)容性功率負(fù)荷釋放能量的時候，感性功率負(fù)荷就會吸收能量，在此兩種負(fù)荷中，能量是互相交換的。由此可以看出，感性功率負(fù)荷吸收的無功功率就可以在容性功率負(fù)荷輸出無功功率中獲取補(bǔ)償。

二、10千伏配網(wǎng)輸電路無功優(yōu)化補(bǔ)償方案

在10千伏配網(wǎng)輸電路運(yùn)行中，合理選擇無功補(bǔ)償點(diǎn)與補(bǔ)償容量，可以在確保系統(tǒng)電壓水平的基礎(chǔ)上，增強(qiáng)系統(tǒng)電壓的穩(wěn)定性，減少無功功率的遠(yuǎn)距離傳輸，在一定程度上減小了有功電網(wǎng)損耗，降低了發(fā)電成本。通常情況下，配網(wǎng)輸電路無功優(yōu)化補(bǔ)償方案有：變電站集中補(bǔ)償方案、配電線路補(bǔ)償方案、配電變低壓集中補(bǔ)償方案等。

（一）變電站集中補(bǔ)償方案

針對輸電網(wǎng)無功平衡而言，主要采用變電站集中補(bǔ)償，其裝置有靜止補(bǔ)償器、并聯(lián)電容器、同步調(diào)相機(jī)等，目的就是調(diào)節(jié)輸電網(wǎng)功率因數(shù)、補(bǔ)償主變無功損耗與提高終端變電所電壓。因?yàn)檠a(bǔ)償裝置主要安裝在10千伏母線上，對負(fù)荷無功功率進(jìn)行補(bǔ)償，因此，具有管理簡單、維護(hù)便捷的特點(diǎn)，但是此種補(bǔ)償方案無法降低配電網(wǎng)損耗。

為了實(shí)現(xiàn)變電站無功功率及電壓的綜合控制，主要通過調(diào)節(jié)電容器組合有載調(diào)壓抽頭的并聯(lián)狀態(tài)予以完成，其方法為九區(qū)圖法。但是通過實(shí)踐研究表明，投切太過頻繁就會對電容器開關(guān)和分接頭的使用年限產(chǎn)生不良影響，并且增加運(yùn)行維護(hù)的工作量，因此，在實(shí)際工作中，要對操作次數(shù)進(jìn)行合理確定。如果應(yīng)用電力電子開關(guān)，那么不僅會增加控制成本，還會增加開關(guān)功率損耗，為此，需要對變電站高壓電壓無功控制技術(shù)進(jìn)行深入研究與改進(jìn)。

因?yàn)樽冸娬緹o功補(bǔ)償能夠提升高壓電網(wǎng)功率因數(shù)，對平衡系統(tǒng)無功與維持變電所母線電壓有著重要作用，所以，可以根據(jù)負(fù)荷增加情況對變電站無功補(bǔ)償容量進(jìn)行合理設(shè)計與安排，在確保電壓運(yùn)行穩(wěn)定與無功補(bǔ)償效果良好的基礎(chǔ)上，盡量減少電容器組投切開關(guān)操作次數(shù)。

（二）配電線路補(bǔ)償方案

因?yàn)榇蠖鄶?shù)公用變壓器均沒有安裝低壓補(bǔ)償裝置，加之變壓器消耗的無功功率較大，致使變電站與發(fā)電廠擔(dān)負(fù)的無功缺額較大。當(dāng)大量無功沿著線路傳輸?shù)臅r候，就會造成配電網(wǎng)損耗非常大，在此形勢下，可以進(jìn)行配電線路無功補(bǔ)償。

配電線路無功補(bǔ)償主要就是在線路桿塔上安裝電容器，以此來實(shí)現(xiàn)無功補(bǔ)償。因?yàn)榫€路補(bǔ)償距變電站的距離較遠(yuǎn)，所以，普遍存在著控制成本高、維護(hù)工作量大、保護(hù)難配置、安裝環(huán)境惡劣等情況。為此，補(bǔ)償容量設(shè)置不宜過高，如果太高就會出現(xiàn)線路輕載的問題，進(jìn)而發(fā)生過補(bǔ)償、過電壓等情況。除此之外，因?yàn)闂U塔空間有限，在同一桿塔上安裝太多電容器，不僅不安全，還會影響電容器散熱。同時，在實(shí)際工作中，注意補(bǔ)償點(diǎn)的設(shè)置，不要過多，保證控制方式從簡，禁止使用分組投切控制；保護(hù)從簡，主要采用氧化鋅避雷器、熔斷器對多電流與過電壓現(xiàn)象予以保護(hù)。

（三）配電變低壓集中補(bǔ)償方案

在無功補(bǔ)償中，配電變低壓集中補(bǔ)償方案是一種應(yīng)用最為普遍的方式。隨著電力用戶日負(fù)荷量的不斷增加，跟蹤負(fù)荷波動、微機(jī)控制等的廣泛運(yùn)用，其總補(bǔ)償容量在幾十到幾千不等。通過配電變低壓集中補(bǔ)償方案的運(yùn)用，可以提高電力用戶功率因數(shù)，平衡在線無功，減小配電網(wǎng)損耗，增強(qiáng)電力用戶電壓質(zhì)量。

配電變低壓集中補(bǔ)償方案的優(yōu)勢主要有：補(bǔ)償之后功率因數(shù)比較高，具有良好的降損效果，但是因?yàn)榕潆娮儔浩鲾?shù)量較多，安裝較為分散，導(dǎo)致補(bǔ)償投資較大，運(yùn)行維護(hù)工作量較大，進(jìn)而要求廠家生產(chǎn)一些成本較低的高質(zhì)量裝置。

結(jié)束語

總而言之，在10千伏配網(wǎng)輸電路運(yùn)行中，必須重視無功補(bǔ)償?shù)倪\(yùn)用，保證無功補(bǔ)償設(shè)備配置的合理、科學(xué)，盡量實(shí)現(xiàn)調(diào)壓與降低線路損耗的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)降損目的；同時，加強(qiáng)集中補(bǔ)償與分散補(bǔ)償?shù)慕Y(jié)合，保證補(bǔ)償效果良好。在10千伏配網(wǎng)輸電路無功補(bǔ)償中，主要可以采用變電站集中補(bǔ)償、配電線路補(bǔ)償、配電變低壓集中補(bǔ)償?shù)确绞剑瑢μ岣唠娋W(wǎng)運(yùn)行功率因數(shù)與運(yùn)行效率有著積極意義，值得深入研究。

參考文獻(xiàn)：

[1] 王思乾.淺議低壓配電網(wǎng)線路的無功補(bǔ)償[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2011（02）.

[2] 陳大志.10kV及以下配網(wǎng)電容無功補(bǔ)償與節(jié)能分析[J].機(jī)電信息，2013（03）.

[3] 潘長征.關(guān)于對10kV配電線路改造的一點(diǎn)心得[J].中國電子商務(wù)，2012（01）.

[4] 李建海，張帥.10kV及以下配電網(wǎng)無功動態(tài)補(bǔ)償應(yīng)用[J].黑龍江電力，2011（03）.

[5] 洪衛(wèi)國，彭明生.一典型10 kV線路通過無功補(bǔ)償提高功率因數(shù)的方法[J].硅谷，2014（19）.