淺談10kV配電線路無(wú)功補(bǔ)償裝置的選型與安裝

摘要：近年來(lái)，電網(wǎng)建設(shè)得到了快速的發(fā)展。與此同時(shí)，工礦企業(yè)和居民對(duì)于電量的需求也越來(lái)越高，給原有的配網(wǎng)方式帶來(lái)巨大的挑戰(zhàn)。為了保證10kV配電線路供電的穩(wěn)定性和安全性，需要在配電線路上安裝無(wú)功補(bǔ)償裝置。文章從無(wú)功補(bǔ)償裝置對(duì)電網(wǎng)的重要性入手，對(duì)常見(jiàn)的無(wú)功補(bǔ)償裝置的選型和安裝進(jìn)行了探究。

關(guān)鍵詞：10kV配電線路；無(wú)功補(bǔ)償裝置；無(wú)功電壓；設(shè)備選型；電網(wǎng)建設(shè) 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TM761 文章編號(hào)：1009-2374（2015）19-0148-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.19.073

1 配電網(wǎng)中無(wú)功補(bǔ)償?shù)闹匾?/p>

現(xiàn)如今，配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)隨著供電企業(yè)的快速發(fā)展變得日益復(fù)雜。而且電力系統(tǒng)的供電經(jīng)濟(jì)性、安全性運(yùn)行也受到了用電量的提高、規(guī)模擴(kuò)大的影響，使得10kV配電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行越來(lái)越接近極限的承受范圍。由于上述因素的出現(xiàn)，使得電網(wǎng)的無(wú)功調(diào)節(jié)能力失去了活力，當(dāng)前無(wú)功缺額緊急運(yùn)行的狀態(tài)下，電網(wǎng)會(huì)變得越來(lái)越脆弱，甚至?xí)l(fā)電網(wǎng)大面積停電事件。所以，供電企業(yè)運(yùn)維管理人員要對(duì)電壓無(wú)功控制給予高度的重視。無(wú)功補(bǔ)償對(duì)系統(tǒng)電壓有著巨大的影響，主要體現(xiàn)在以下三個(gè)方面：（1）電壓會(huì)由于無(wú)功的不平衡而偏移，考慮到負(fù)荷的電壓靜態(tài)特性，可以得知，當(dāng)一個(gè)地區(qū)的無(wú)功過(guò)剩時(shí)，會(huì)使得電壓升高，相反，無(wú)功不足時(shí)電壓會(huì)變低。某地區(qū)的綜合負(fù)荷電壓靜態(tài)特性將會(huì)決定電壓是降低還是升高；（2）無(wú)功負(fù)荷在配電線路中產(chǎn)生的電壓降會(huì)隨著無(wú)功電壓的升高而增加，隨著無(wú)功電壓的降低而減小，因此無(wú)功負(fù)荷對(duì)電壓降有著重要的影響。無(wú)功負(fù)荷變化越小，電壓降的變化就越小，相反的若無(wú)功負(fù)荷的變化越大，電壓降的變化就越大，因此無(wú)功負(fù)荷的變化對(duì)電壓有著很重要的影響；（3）電網(wǎng)中無(wú)功潮流的流動(dòng)會(huì)使得電壓進(jìn)行偏移，產(chǎn)生電壓降。

配電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償裝置已經(jīng)成為配網(wǎng)管理和運(yùn)行中重要的研究方向，具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義和理論意義。

2 無(wú)功電壓裝置的類型

在電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行中，電網(wǎng)需要向一些設(shè)備提供有功功率，這些設(shè)備稱為感性負(fù)荷，包括變壓器、電動(dòng)機(jī)等。電網(wǎng)感性負(fù)荷提供的無(wú)功功率可以通過(guò)同步調(diào)相機(jī)等無(wú)功設(shè)備進(jìn)行補(bǔ)償。因?yàn)榕潆娋€路中無(wú)功功率的流動(dòng)變小，配電線路和變壓器所消耗的功率也會(huì)隨之降低。并且電壓保持在一定的范圍之內(nèi)，供電質(zhì)量得到了保證、電壓變得穩(wěn)定，整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行變得更加安全經(jīng)濟(jì)。在配網(wǎng)正常運(yùn)行過(guò)程中無(wú)功補(bǔ)償起到了很重要的作用。無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備主要有變壓器、并聯(lián)電容器、同步調(diào)相機(jī)、靜止無(wú)功補(bǔ)償器（SVC）、并聯(lián)電抗器等。下面對(duì)各無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備進(jìn)行了簡(jiǎn)略敘述：

2.1 并聯(lián)電容器

作為電力系統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)償?shù)闹匾O(shè)備，并聯(lián)電容器在對(duì)電網(wǎng)和用戶進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償和控制，并聯(lián)電容器的作用在電壓水平比較低的時(shí)候效果較差，因?yàn)樗m然可以減少無(wú)功電流損耗但是不能使電壓下限減少。并聯(lián)電容器的特點(diǎn)是便于安裝、便于維護(hù)同時(shí)投資較少、功耗

較小。

2.2 有載調(diào)壓變壓器（簡(jiǎn)稱OLTC）

有載調(diào)壓變壓器是一種無(wú)功負(fù)荷，對(duì)電網(wǎng)中的無(wú)功功率進(jìn)行消耗，因此無(wú)法作為無(wú)功電源。有載調(diào)壓變壓器不僅影響變壓器兩側(cè)的無(wú)功功率的分布，而且對(duì)變壓器兩側(cè)的電壓狀況也產(chǎn)生改變。當(dāng)分接頭下降時(shí)，無(wú)功功率的流量減少，兩側(cè)電壓隨之降低。相反的，當(dāng)分接頭上升時(shí)，分接頭中無(wú)功功率的流量增加。

2.3 同步調(diào)相機(jī)

同步發(fā)電機(jī)作為電源為無(wú)功功率電源提供能量，同步調(diào)相機(jī)可以根據(jù)配電網(wǎng)上的無(wú)功功率的情況進(jìn)行補(bǔ)償和控制。對(duì)于配電網(wǎng)上的無(wú)功功率較低時(shí)，同步調(diào)相機(jī)便可以作為一個(gè)電源向配電網(wǎng)絡(luò)上提供無(wú)功功率，而當(dāng)配電線路上無(wú)功功率過(guò)高時(shí)，同步調(diào)相機(jī)則會(huì)對(duì)功率進(jìn)行控制。同步調(diào)相機(jī)通過(guò)對(duì)配電線路上的無(wú)功功率進(jìn)行吸收，以使得配網(wǎng)電壓降低或通過(guò)向配電線路上面釋放無(wú)功負(fù)荷來(lái)使配電線路上的電壓升高，以最終實(shí)現(xiàn)對(duì)配電線路上無(wú)功功率和電壓的控制。

電力系統(tǒng)的優(yōu)化是對(duì)發(fā)電機(jī)的端電壓、無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備和有載調(diào)壓器分接頭進(jìn)行確定。但前提是滿足系統(tǒng)負(fù)荷要求以及滿足各類約束條件，最終達(dá)到配網(wǎng)的損耗最小等一系列綜合的優(yōu)化問(wèn)題。由此可見(jiàn)，無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備在配網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償方面具有非常重要的意義，處于不可被替代的地位。

3 無(wú)功補(bǔ)償裝置的選型和安裝要點(diǎn)

電力系統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)償具有非線性、離散性與連續(xù)性相混合、規(guī)模大、區(qū)域性和多負(fù)荷水平等特點(diǎn)。在對(duì)無(wú)功補(bǔ)償裝置進(jìn)行選型和安裝時(shí)要注意：（1）無(wú)功補(bǔ)償裝置的規(guī)模較大，電力系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)數(shù)N比較大，約束個(gè)數(shù)約為3N，變量個(gè)數(shù)約為2N；（2）無(wú)功補(bǔ)償裝置具有區(qū)域性，電力系統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)償與控制是一個(gè)區(qū)域性問(wèn)題，研究的只是局面。電壓水平主要是由區(qū)域內(nèi)的發(fā)電機(jī)和無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備所決定的，電壓穩(wěn)定性通常僅取決于區(qū)域內(nèi)的無(wú)功平衡狀況；（3）無(wú)功補(bǔ)償裝置具有多負(fù)荷水平，由于電力系統(tǒng)的負(fù)荷水平不盡相同，負(fù)荷水平分為單一和多數(shù)兩種，對(duì)于多負(fù)荷的系統(tǒng)要求采用單一補(bǔ)償方式不能滿足電網(wǎng)正常運(yùn)行。因此，要針對(duì)不同的情況，選擇適合實(shí)際的無(wú)功補(bǔ)償方式。

對(duì)配電站進(jìn)行集體補(bǔ)償功率，是不同級(jí)別的無(wú)功，這樣在配電站實(shí)施集體補(bǔ)償功率的意義在于使配網(wǎng)的相關(guān)功率參數(shù)增加，從而使網(wǎng)絡(luò)終端的母線電壓得到完善，補(bǔ)償主變壓器的相關(guān)損耗以及一些較高電壓線路的虧耗。這類無(wú)功補(bǔ)償?shù)脑O(shè)備通常在特定電壓（10kV）的母線進(jìn)行安裝，這樣做的好處就是易于維護(hù)管理，不足之處在于這類無(wú)功補(bǔ)償?shù)男问綄?duì)降低損耗所起到的作用相對(duì)小一些。

對(duì)配電線路采取一定的無(wú)功補(bǔ)償措施，主要是在一些線桿和線塔上配置相關(guān)的電容，從而起到補(bǔ)償線路無(wú)功的作用。進(jìn)行補(bǔ)償?shù)墓?jié)點(diǎn)不應(yīng)該太多，監(jiān)管和處理形式應(yīng)盡可能簡(jiǎn)單，補(bǔ)償?shù)碾娙萑萘恳矐?yīng)該根據(jù)情況合理的選擇，與此同時(shí)，維護(hù)也要盡量簡(jiǎn)單，一般采用熔斷器進(jìn)行過(guò)流保護(hù)以及避雷器進(jìn)行過(guò)壓保護(hù)措施。這類無(wú)功補(bǔ)償?shù)男问綖橄嚓P(guān)線路以及配變的實(shí)施供應(yīng)所需的無(wú)功，易于運(yùn)維人員監(jiān)督管理，而且所需資本較小，盈利也相對(duì)較快。此類無(wú)功補(bǔ)償一般使用在低功率因子且具有較高負(fù)荷的線路上。不過(guò)由于此類方式使用的是固定補(bǔ)償，因此適應(yīng)不同環(huán)境的能力相對(duì)較差，而且存在補(bǔ)償?shù)牧Χ炔怀浞值葐?wèn)題。

采取隨機(jī)無(wú)功補(bǔ)償?shù)姆绞?，此類方式是把電壓較低的電容器和電動(dòng)機(jī)并聯(lián)起來(lái)，然后經(jīng)由把控、監(jiān)管設(shè)備和電動(dòng)機(jī)一起進(jìn)行投切的補(bǔ)償方法。這類方法經(jīng)由其無(wú)功進(jìn)行補(bǔ)償，從而降低線路的虧損，而且增加了相關(guān)電動(dòng)機(jī)的輸出。隨機(jī)無(wú)功補(bǔ)償?shù)暮锰幵谟谙嚓P(guān)裝置工作的時(shí)候，此類設(shè)備開(kāi)始運(yùn)行，設(shè)備裝置不工作時(shí)，補(bǔ)償設(shè)備也停止運(yùn)行。這樣一來(lái)，所需資本就較少，易安置，監(jiān)管維護(hù)也相對(duì)容易，而且發(fā)生事故的概率也大大

減少。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著我國(guó)供電企業(yè)的快速發(fā)展，社會(huì)上對(duì)于電量的需求越來(lái)越大，10kV配電線路上的供電壓力也與日俱增，針對(duì)10kV配電線路運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性，無(wú)功補(bǔ)償裝置的應(yīng)用具有重要的意義。本文在對(duì)無(wú)功補(bǔ)償裝置進(jìn)行了分析和描述后，對(duì)其選型和安裝進(jìn)行了探究，針對(duì)配電線路上不同的無(wú)功補(bǔ)償需求，選擇合適的無(wú)功補(bǔ)償裝置，以適應(yīng)10kV配電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

[1]高宇英，劉乾業(yè).智能型低壓無(wú)功補(bǔ)償裝置若干問(wèn)題的探討[J].電力電容器，2002，（2）.

[2]陳志博.幾種常見(jiàn)無(wú)功補(bǔ)償裝置的基本原理及其仿真[J].大功率變流技術(shù)，2009，（3）.

[3]江蘇南自華力通電力自動(dòng)化有限公司.電力自動(dòng)化專業(yè)簡(jiǎn)介[S].2012.

[4]余貽鑫，陳禮艾.電力系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性[M].北京：科學(xué)出版社，2002.

作者簡(jiǎn)介：鄒新軍（1969-），國(guó)網(wǎng)山東成武縣供電公司工程師，研究方向：電力工程技術(shù)。

（責(zé)任編輯：蔣建華）