淺談農(nóng)村配電線路的無功補償及合理匹配

何芳　熊金山

摘要：無功補償是保障供電質(zhì)量、延長線路使用周期的關(guān)鍵，農(nóng)村的配電線路比較長，合理的配電無功補償利于提高功率因數(shù)，提高農(nóng)村居民用電質(zhì)量。文章在借鑒前人研究成果的基礎(chǔ)上，從農(nóng)村的配電線路的實際情況著手，分析了農(nóng)村配電線路的無功補償?shù)母鞣N方式，并結(jié)合實際電情況敘述了如何分配補償容量。

關(guān)鍵詞：農(nóng)村配電線路；無功補償；補償方式；補償容量 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM714 文章編號：1009-2374（2016）07-0138-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.07.070

由于電力系統(tǒng)在運行過程中設(shè)備出現(xiàn)無功率的運轉(zhuǎn)，所以無功補償成為電網(wǎng)中必需的部分。農(nóng)村供電普遍出現(xiàn)電壓不足的情況，末端降壓，運作效率低降低了供電的穩(wěn)定性，而無功補償裝置不僅提升了供電效率，而且減少了線路損失。然而無功補償在沒有對地區(qū)進行分析即投入使用，有可能導(dǎo)致整個農(nóng)村地區(qū)電網(wǎng)電壓波動大情況。因此，本文將依據(jù)農(nóng)村實際用電情況，在匹配農(nóng)村無功補償時，進行該區(qū)域的無功需求分析。

1 農(nóng)村配電線路的特點

第一，點多面廣。我國廣大農(nóng)村分布地域廣闊，居住不集中，導(dǎo)致變電站、配電變壓器分布分散，配電線路覆蓋的面積較廣。

第二，線長復(fù)雜。我國農(nóng)村多分布在地形復(fù)雜的山區(qū)，交通不方便，線路走徑也隨之變得更為綿長復(fù)雜。

第三，裝置質(zhì)量良莠不齊。由于長久使用，電路配套設(shè)施老化，供電安全風險增大，農(nóng)村交通不便，維修滯后，超負荷使用。

第四，具有季節(jié)性。農(nóng)村用電幅度季節(jié)性突出，農(nóng)忙時期用電負荷激增，而且由于住戶分散，農(nóng)網(wǎng)主要采用放射的配電網(wǎng)絡(luò)，這增加了用電的無功損耗；而在平常日子里，只需要滿足群眾的普通日常用電，變壓器負荷小。

第五，晝夜差距大。這也是農(nóng)村生產(chǎn)的特點，農(nóng)村企業(yè)作息時間參照的農(nóng)村人的作息時間，使得用電量在早晚差異大。

2 無功補償?shù)幕驹砼c原則

2.1 無功補償?shù)幕驹?/p>

電網(wǎng)的供電過程中，必然會消耗大量的輸電功率，這時供電的效率將低于電力網(wǎng)運行的經(jīng)濟水平和電壓負荷，因此無功補償裝置需要設(shè)置在電力系統(tǒng)中。無功補償最直接的作用是提高供電效率，但是電網(wǎng)工作中存在兩種輸出功率，即有功功率和無功功率。當電感性電氣設(shè)備在運行時不能將電能量轉(zhuǎn)換為有功功率，這時設(shè)備運行必需的能量就稱為無功功率。

運輸無功功率是損害線路設(shè)備的，如果由輸電系統(tǒng)提供，則設(shè)計輸電系統(tǒng)時就要考慮有功功率，也要考慮無功功率。補償裝置的無功功率提供了穩(wěn)定的電壓和少量的損耗，因此一般使用電容器來補償無功功率，避免了系統(tǒng)自身提供傳輸無功功率導(dǎo)致的電壓下降、電路損耗、供電經(jīng)濟效益低等結(jié)果。提高供電效率，減少各種電路設(shè)備損耗，這就是無功補償

2.2 無功補償?shù)幕驹瓌t

無功補償根本目的是提高供電效率，減少運輸無功功率的損耗，因此應(yīng)遵循以下原則：實際性、合理性、實用性。具體來說，無功補償?shù)膶嵤┓桨敢谵r(nóng)村當?shù)氐膶嶋H無功電量需求，考慮了經(jīng)濟效益后，才能確定補償?shù)姆绞?。然后農(nóng)村有著獨特的用電模式，居戶距離相隔遠、多分散，用電周期明確，因此需要合理地依據(jù)未來電網(wǎng)規(guī)劃建立補償裝置和變電站，改善末端電壓偏低的問題。補償?shù)姆绞娇梢砸罁?jù)農(nóng)村居民分布的狀態(tài)采取集中補償和分散補償?shù)姆绞浇Y(jié)合，一般情況下，農(nóng)村多采取線路分散的補償方式，不僅起到緩解集中補償母線電壓過高的問題，也可以減少無功功率的運輸距離，起到經(jīng)濟和實用的效果。

3 農(nóng)村配電線路無功補償方式的比較

農(nóng)業(yè)與經(jīng)濟的發(fā)展推動著農(nóng)村走向現(xiàn)代化，收入的提高使得生活的質(zhì)量也在提高，大家電開始在農(nóng)村普及。然而實際上農(nóng)村電能的需求加劇、電路本身效率不高，進入家庭內(nèi)的電壓不足，影響了人們的生產(chǎn)與生活，因此使用無功補償提高配電效率是發(fā)展電網(wǎng)的必然之路。根據(jù)實際的電網(wǎng)規(guī)劃與用電需求，主要有以下三種補償方式：個別補償、分散補償、集中補償。

3.1 個別補償

個別補償即隨機補償，是一種電容器與電動機同時投切的一種補償方式。其運作的方式主要是當電機運行時，補償裝置同步運行，停止工作時同步停止工作，有效的節(jié)約了耗能。同時是由電動機和補償裝置共接，安裝方便簡潔，在后續(xù)的設(shè)施維護上，需要的工期與資金少，達到了較高的經(jīng)濟效益。適用的范圍只要是針對電動機，限制了無功功率在用電高峰時的負荷。

3.2 分散補償

分散補償又稱分組補償，多作為農(nóng)村配電補償?shù)姆绞?。因為農(nóng)村配電線路過長，供電設(shè)施建設(shè)不合理，該補償方式可以就近提高供電效率，解決農(nóng)村末端電壓過低的問題，是最為經(jīng)濟的可行性措施。其補償方式區(qū)別于集中補償，將補償裝置安裝在低壓母線或者子線路中，緩解了農(nóng)村中用電集中一個時段母線高負荷的壓力。通過對實際情況的研究表明，分散的補償由于分散到每個線路上，減少了無功功率在運輸過程無謂的消耗，可以達到變電站10kV線路降損的目的，并且每個線路的電容量穩(wěn)定，因此電容器的損壞率大大的降低了。

3.3 集中補償

集中補償是把電容器組集中安裝在變電所二次側(cè)的母線上或配電變壓器低壓母線上。目的主要是補償主變電器的無功功率，有利于提高母線的電壓，由于補償目的集中、距離近，日常管理方便。但是由于是補償母線，當系統(tǒng)電壓波動，高頻率的投切操作均會導(dǎo)致電壓對母線的沖擊過大，極易傷害電容器設(shè)置迫使電容器停止工作，對于10kV以下的補償沒有效果。因此，在使用集中補償時，需要嚴格把握補償容量，避免給線路帶來不可逆轉(zhuǎn)的沖擊。

4 農(nóng)村配電線路的無功補償容量的確定

在配電設(shè)計規(guī)劃中，需要確定補償容量，主要是因為過度的補償不僅不能達到減少損耗、提升效率、減少用戶電費的效果，而且將傷害整個供電系統(tǒng)，電壓過高、波動強烈、諧波增大等問題，因此需要對補償容量進行準確的計算分析。在進行合理匹配時，需要根據(jù)配電網(wǎng)的不同負荷類型來確定，一般情況下我們將配電網(wǎng)分為三類來討論：

4.1 主干線末端集中負荷

對于這種類型的線路，用戶主要是通過就地補償?shù)姆绞絹硌a充其無功負荷。

4.2 負荷均勻分布在主干線上

將一組電容器配置在線路上，在均勻負荷的情況下，電容器最適宜的容量是線路無功負荷的三分之二，位置則是線路從送電端起的三分之二處。在配置電容器時，需要考慮兩個重要因素：一是用戶電壓在負荷較小、較高、不穩(wěn)定的時候，不能超過電壓的偏移位置；二是容量不能產(chǎn)生超前的功率因數(shù)。

4.3 負荷不均勻分布在主干線上的情況

分支一般呈60°和90°，在60°時，所配置電容器最適宜的容量是無功負荷的80%，最適宜位置為從送電端起的五分之三處；90°的情況下，最適宜的容量是無功負荷的80%，位置則是線路從送電端起的三分之二處。

總的來說，無功補償時涉及電費效益的，需要依據(jù)實際情況進行調(diào)整，并保持具有一定的經(jīng)濟效益，要平衡設(shè)備投資、維護費用和電費收益兩者。在分析確定配電的無功補償時，需要顧及變電站、線路、用戶三方的效益：首先，不同的變電站有不同的電壓負荷值，對于電壓變動的調(diào)節(jié)方法也有不同的要求，在一般的變電站主要是以變壓器容量的10%～50%來確定容量；其次是線路，這需要了解不同的補償方式所帶來的對線路的損耗，輸送無功功率是損耗線路的關(guān)鍵因素，應(yīng)保持對線路損害值最小的基礎(chǔ)上設(shè)定補償容量，過高的容量加劇線路的老化、溫度過高；最后要考慮用戶的使用，關(guān)于用戶的補償容量，我國是有相關(guān)的條例辦法指明如何確定容量的?？傮w來說，確定補償容量需要權(quán)衡多方面的因素。因此在確定無功補償容量時，我們必須根據(jù)具體的情況來選擇具體補償方式，這樣才能更好地發(fā)揮無功補償?shù)男Ч斋@更大的經(jīng)濟效益。

5 結(jié)語

本文是基于農(nóng)村配電的基本特點與情況來分析如何正確合理地分配無功補償。在分析了無功補償?shù)幕驹砗?，本文提出了常見的三種分配方式，即集中補償、分散補償、個別補償，分析了這三種方式的優(yōu)缺點與適用范圍，然后為如何確定補償容量做出了對應(yīng)的建議。這些均為農(nóng)村運用無功補償提出了有效的參考意見，并且闡述了科學地在電網(wǎng)中運用無功補償設(shè)施，將有利于電網(wǎng)的穩(wěn)定發(fā)展，使用電用戶有良好的用電體驗，降低了設(shè)施的損害率。從經(jīng)濟上來說，對于農(nóng)村如何在用電上提高經(jīng)濟效益提出有效的方法，是具有一定參考價值的。

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（責任編輯：秦遜玉）