10千伏及以下配網電容無功補償及節(jié)能分析

徐勝春

摘 要：隨著我國社會當前經濟發(fā)展的速度不斷提升，人們生活水平的不斷進步以及整個社會電力事業(yè)的不斷發(fā)展，使得電力系統(tǒng)網絡正在日趨復雜，電器的存在大大方便了國民的日常生活。但是眾所周知，大量的無功功率會形成線損，為此也就給電網企業(yè)降低了經濟效益，另一方面整個社會的電能消耗速度也是在大幅度的增加。為能夠進一步節(jié)約越來越稀缺的電力能源，有效緩解供電緊張問題，供電企業(yè)采取了很多針對性的措施。本文作者結合工作經驗，簡要分析了10千伏及以下的配電無功補償、節(jié)能的方法和作用，希望供同行及廣大電力用戶參考。

關鍵詞：10千伏及以下配網電容；無功補償；節(jié)能效益

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.21.191

0 前言

在電力系統(tǒng)網絡中的各個部分和各個環(huán)節(jié)以及各個設備，都會消耗掉許多的無功功率，當然這對10千伏及以下配電網也是如此，10千伏及以下配電網處于電網的最末端，如何正確的進行節(jié)能降耗和改善電壓質量，對供電企業(yè)來說就需要采取相應的有效措施，搞好低壓無功設備的補償率，提高用電設備的電能利用率，改善功率因數(shù)，并且還要合理的選擇無功補償點和確定的補償?shù)南鄳萘浚涂梢杂行У慕档湍芎牡某杀竞桶l(fā)電的成本。但是對供電企業(yè)來說，10千伏及以下配電網的無功分布是十分嚴重的不合理，再加上當前電網企業(yè)在配電網中投入的補償設備少以及投運率低等現(xiàn)象也是一直存在的。

1 10千伏及以下配電網絡的特點

10千伏及以下配電網絡是指在電力網中起電能分配作用的一類電壓等級的電力網絡。10千伏及以下配電網一般是由配電線路和配電開關類的設備，再加上柱上變壓器以及配電箱等組成的配電網絡。由于10千伏及以下配電網的規(guī)?？焖僭鲩L，所以在供電企業(yè)保障用電客戶正常用電的基礎上，在設計時除保證用電客戶供電可靠性外，還必須采用與輸電網不同的無功補償方式。

2 10千伏及以下配網進行無功補償?shù)囊饬x

利用合適的補償方式對10千伏及以下配網乃至電力系統(tǒng)的無功功率進行補償，可以使得設備的無功功率穩(wěn)定在適合配電網正常運行的區(qū)段值域內進行，供電企業(yè)也會在少部分的配電網中加入相應的設備，這樣就能夠大大的降低配電線路中無功及有功功率的損耗。

在10千伏及以下配網的實際運行過程中，不僅10千伏及以下配網的各種電力負荷在正常運行過程中也會吸收一定的無功功率，而且10千伏及以下配網中的網絡元件會對無功功率產生一定的消耗，使得有功功率因流動和傳輸?shù)臒o功功率產生損耗，對10千伏及以下配網將產生不良的影響。

3 10千伏以及以下配電網在運行過程中存在的相關問題

從我國現(xiàn)階段的電網以及社會的進步方面進行分析，10千伏及以下配電網在運行過程中存在問題主要包括：

一是當前經濟發(fā)展，人們對于電能的需求大大增加，配電網與用電客戶的聯(lián)系較為密切，這就導致10千伏及以下配電網的負荷增長速度變得越來越快，這也就導致供電企業(yè)在配電網的無功補償方面花費的時間、精力較大，再加上10千伏及以下配網補償設備出現(xiàn)問題，供電企業(yè)不能夠全方位的規(guī)劃10千伏及以下配電網的補償設備。二是10千伏及以下配網的補償方式是在附近相對集中的變電站內采用大容量的電容器進行，很容易造成無功的過補償；再加上10千伏配電線路的路徑較長，導致10千伏及以下配網的線路損耗較大。

4 10千伏及以下配網無功補償存在困難的方面及難以解決的問題

一是配電線路的組合較為復雜。由于閉環(huán)設計的配電網絡結構多為提高供電質量，10千伏及以下配電網除了考慮基本的功率平衡和電壓約束等條件限制外，在考慮10千伏以及以下配電網各種其他客觀條件的限制方面下的功夫及采取的措施較為欠缺，不能夠形成合理科學的解決方法。雖然供電企業(yè)可以在配電網運行達到較好的補償效果，但是對配電網的分支線路的復雜性以及施工的艱巨性同樣會給出不一樣的效果，因此使得無功補償優(yōu)化算法更為復雜。

二是對10千伏以及以下配電網的約束條件較多。在10千伏配電網的無功補償，在一般的正常情況下，所有的配電線路出線的變電站在優(yōu)化中一般情況下是相互獨立的，但是如果采取多種組合方式的配電線路運行方式，盡管可以通過潮流計算優(yōu)化的變電站選址位置，但由于人口密集，還可能會造成一些配電線路及配電設備的無功補償工作更加的難以實現(xiàn)。此外，10千伏以及以下配電網常見的制約因素包括線損約束，線路容量約束等等。

三是相關的10千伏以及以下配電網因素短期變化大。10千伏以及以下配電網是直接面向用電客戶的，近階段無功補償工作難免需要充分考慮遠期發(fā)展的相關要求，在相應的供電企業(yè)供電區(qū)域的具體分布情況下，短期時間內容易產生較大的變化，另外整個配電網也需要適應各種變化做相應的調整。

5 10千伏以及以下配電網的無功補償方式的確定

一是10千伏以及以下配電網隨機補償方式。10千伏以及以下配電網的隨器補償是將配電網中低壓電容器在配電變壓器的低次側進行連接，以補償相應的空載無功一種補償方式。為防止電動機退出運行會產生較大的自激過電壓，補償容量要不大于電動機的空載無功負荷。隨機補償?shù)倪@種形式具有用電設備運行時無功補償投入，不需頻繁調整補償容量等優(yōu)點。

二是10千伏以及以下配電網隨器補償方式。10千伏以及以下配電網的跟蹤補償一般情況下是以配電網的無功補償投切裝置作為其主要的控制裝置，將低壓的電容器組在大用戶的低壓母線上進行的一種補償方式。

三是10千伏以及以下配電網的自動跟蹤補償方式。這種方式可以將低壓側的電容器組與電動機在運行過程中進行并接，將通過控制與電動機的同時投切方式進行相應的補償。

6 10千伏以及以下配電網補償方式的綜合比較

通過以上分析可知，各類的10千伏及以下配電網的無功補償方式各有其優(yōu)缺點，具體說明和分析見下表，供電企業(yè)或用電客戶可根據(jù)下表進行分析判斷，選出合適的低壓配電無功補償裝置及方式。

綜上所述，隨機補償適用于10千伏及以下配電網的補償電動機，可較好地限制10千伏以及以下配電網無功峰荷。對于容量在50kVA及以上的專用變壓器來說，采用隨器補償是非常值得的一種做法。在自動跟蹤補償與隨機、隨器補償?shù)慕洕越咏鼤r，應優(yōu)先選用自動跟蹤補償方式。

7 10千伏以及以下配電網無功補償?shù)膶嶋H節(jié)能方案

（1）確定10千伏以及以下配電網中配電線路的補償容量。對于10千伏以及以下配電網，供電企業(yè)的相關專業(yè)人員在設計、工作以及開展無功補償計算時一定要以最大程度地降低配電網中的線損為最佳的設置原則。在當前電網運行的一般情況下，無功補償裝置的容量最好為線路平均無功負荷的66%，在對10千伏以及以下配電網的配電線路上的無功補償裝置的容量進行設置時，在安裝無功補償裝置時，一定到對待裝10千伏以及以下配電網的線路的實際負荷情況進行全面的調查、分析。

（2）確定好10千伏以及以下配電網裝置的安裝位置。對于10千伏以及以下配電網無功補償裝置安裝的位置和補償點的容量要進行合理的規(guī)劃，及時修補出現(xiàn)的線路損壞，保障電力能源的可持續(xù)利用，不斷滿足經濟發(fā)展對電力能源的需求。在安裝無功能補償裝置時，要以達到就地平衡為原則，減少10千伏以及以下配電網主線路的無功用電流。

8 無功補償裝置在10千伏及以下配網中的節(jié)能效果

本位作者以自己單位的10千伏以及以下配電網對無功補償?shù)木唧w事例進行了說明，對東平供電公司在無功補償裝置運用到10千伏及以下配網中的節(jié)能效果進行了簡要的分析與說明，希望能夠給各位同行提供借鑒與參考。東平供電公司的實際低壓配電網中，有變壓器的型號為S11-M-200/10。分析后配電系統(tǒng)一個月的運行過程得出，其功率因數(shù)已經由沒有安裝配電網無功補償裝置時的0.57提升到了現(xiàn)在安裝補償裝置時的0.86，提高的幅度是相當大的，這直接給東平供電企業(yè)及用電客戶帶來十分顯著的經濟效益。

9 結束語

配電網無功補償方案在電力系統(tǒng)中是非常重要的一部分，相關技術人員在進行無功補償方案的選擇時一定要依據(jù)配電網絡的現(xiàn)實情況，科學的配電網無功補償方案直接影響著電力系統(tǒng)的安全可靠性以及經濟性，為此針對10千伏以及以下配電網存在的問題及難點采取合理的措施進行解決。

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