淺析10kV配電線路補(bǔ)償措施以及合理位置選取

摘 " "要：近年來，社會(huì)不斷發(fā)展，對(duì)電力資源的需求也越來越高，為了保證充足的電能供應(yīng)和電能質(zhì)量，并且最大程度的減少能源的非必要損耗，所以應(yīng)該充分利用配電線路的補(bǔ)償措施。本文對(duì)10kV配電線路補(bǔ)償措施以及合理位置選取進(jìn)行了分析，希望能為業(yè)界同行提供參考。

關(guān)鍵詞：配電線路;補(bǔ)償措施;位置選取

中圖分類號(hào)：TM714.3 " " " " " "文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A " " " " " " " 文章編號(hào)：1004-7344（2019）03-0096-02

1 "引 言

隨著如今社會(huì)的日益發(fā)展，各行各業(yè)都得到了迅速的發(fā)展，同樣的對(duì)于電力資源的供應(yīng)需求也越來越高。通過不完全的統(tǒng)計(jì)調(diào)查，城市中的10kV配電網(wǎng)有更多得分支機(jī)構(gòu)，然而因?yàn)榕潆娮儔浩鞴芾砣藛T數(shù)量不足，缺少看守人員，自動(dòng)投切裝置數(shù)量較少，導(dǎo)致企業(yè)不能按照真實(shí)的需求來對(duì)改變投入的方式。10kV配電網(wǎng)絡(luò)通常具有較差的電源質(zhì)量，較低的功率因數(shù)和較大的線路損耗，尤其是農(nóng)村地區(qū)的10kV配電網(wǎng)絡(luò)。

因?yàn)殡娋W(wǎng)結(jié)構(gòu)存在不合理的問題，季節(jié)性負(fù)荷較大，配電變壓器的負(fù)荷系數(shù)較低，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)功率因數(shù)頻繁發(fā)生變化，電網(wǎng)線損率仍然很高。分配網(wǎng)絡(luò)所需的大量無功功率由主網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸，這增加了線路的電壓損失以及網(wǎng)絡(luò)方面的損耗。近年來，對(duì)10kV配電線路實(shí)行無功率補(bǔ)償?shù)闹匾潭鹊玫搅巳藗儚V泛的認(rèn)可，并且在許多供電公司中實(shí)現(xiàn)自動(dòng)電源無功率補(bǔ)償具有重要意義。目前，中國需要對(duì)10kV配電線路的無功補(bǔ)償技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)而精細(xì)的研究，為電力工業(yè)的發(fā)展做出貢獻(xiàn)[1]。

2 "補(bǔ)償?shù)谋匾?/p>

（1）通過提升功率因數(shù)提高線路的送電能力

我們可以提高電力質(zhì)量，確保配電網(wǎng)絡(luò)安全運(yùn)行。為了減少投資和對(duì)土地的占用，有必要提升現(xiàn)有的中壓和低壓線路的輸電能力。通過配電線路輸送能力的計(jì)算公式，對(duì)線路進(jìn)行補(bǔ)償使功率因數(shù)從0.7上升到0.9之后，配電線路的傳輸能力為P2/P1=1.29，即承載能力增加約30%。在相同的供電能力下，線路電壓損失降低約30%。可以看出，提高功率因數(shù)是提高傳輸線的功率傳輸容量和電能質(zhì)量的特別有效的方法。所以，目前中國的使用電力的負(fù)荷正在迅速增加，在建設(shè)新的供電設(shè)施時(shí)，考慮現(xiàn)有的供電設(shè)施和提高電力線供電的能力非常重要。

（2）提升功率因數(shù)能降低配電線路的損耗

配網(wǎng)輸電線有功損耗為：

ΔP=3I2R×10-3（kW）

根據(jù)上式可以得知：

ΔP=3■2R×10-3（kW）

=■R×10-3（kW）

從上面的等式可以知道，當(dāng)線路的有功功率以及電壓沒有變化時(shí)，配網(wǎng)線路損耗同功率因數(shù)的平方是反比的關(guān)系。所以，通過增加功率因數(shù)，可以大大降低線路損耗。根據(jù)上述公式，當(dāng)功率因數(shù)通過補(bǔ)償從0.7增加到0.9時(shí)，線損ΔP2/ΔP1=0.61，即線損減少約39%。中壓和低壓線路的配電網(wǎng)絡(luò)的功率因數(shù)得到改善，其社會(huì)以及經(jīng)濟(jì)效益都是很明顯的[2]。

3 "10kV配電線路無功補(bǔ)償技術(shù)原理和原則

（1）運(yùn)用原理

在AC電路中，在純電阻的情況下，由電子元件加載的電壓和電流必須同相，但對(duì)于純電感負(fù)載，電流值滯后電壓值90°。電流值先于電壓值90°。換句話說，純電容器電路的電流與純電感電路的電流相位相差180°。當(dāng)電源處于通電狀態(tài)時(shí)，電感電路可以從外部釋放能量，從而交換能量。此時(shí)，需要無功功率來支持感性負(fù)載的工作。

（2）運(yùn)用原則

為了有效地減少因?yàn)榫€路中的無功功率流動(dòng)引起的功率損失，必須根據(jù)接近原理補(bǔ)償無功功率。對(duì)于分布式變壓器勵(lì)磁中無功功率損耗的問題，可以選擇并補(bǔ)償固定模式。同時(shí)，有必要全面分析電容器的工作容量和可維護(hù)性并進(jìn)行檢查。每個(gè)配網(wǎng)線路勵(lì)磁的無功功率補(bǔ)償有兩處是比較好的，在客戶端的感性負(fù)載中有著無功功率損失消耗的問題，所以必須從客戶端著手并采取補(bǔ)償措施，另外，必須根據(jù)無功功率負(fù)載的變化自由切換電容器部件[3]。

4 "10kV配電線路無功補(bǔ)償裝置類型

無功補(bǔ)償在10kV配電線路的運(yùn)行中起著關(guān)鍵作用。目前，更常用的無功功率補(bǔ)償器包括變壓器、同步的調(diào)像機(jī)等。接下來，我們將描述10kV配電線路的無功功率補(bǔ)償器的一般類型如下：

（1）有載調(diào)壓變壓器

這種類型的變壓器通常不用作無功電源，因?yàn)樗鼈兪菬o效負(fù)載并且可能消耗電網(wǎng)中的無功功率。OLTC（分接開關(guān)負(fù)載）的設(shè)置不僅影響變壓器兩側(cè)的無功功率分配，還會(huì)使得變壓器兩邊的電壓產(chǎn)生改變。降低分接頭可降低無功功率的流量，并減小變壓器的兩側(cè)[4]。

（2）同步調(diào)相機(jī)

無功電源的能量源是同步發(fā)電機(jī)，根據(jù)電網(wǎng)中無功功率的實(shí)際狀況，使用同步調(diào)相機(jī)進(jìn)行補(bǔ)償和控制。如果10kV配電線路的無功功率相對(duì)較低，則該裝置可以用作電源以向電網(wǎng)提供無功功率。如果無功功率很高，同步調(diào)相機(jī)會(huì)控制它。在該裝置中，10kV配電線路的無功功率被吸收，并且電網(wǎng)的電壓降低10kV。釋放無功負(fù)載有效地提高了10kV配電線路的電壓，并有效地控制了無功功率和電壓。

（3）并聯(lián)電容器

并聯(lián)電容器是電力系統(tǒng)中進(jìn)行無功補(bǔ)償?shù)年P(guān)鍵裝置，可完成電網(wǎng)和用戶的補(bǔ)償和控制。在電壓的水平比較低時(shí)，主要難以降低電壓下限，因此并聯(lián)電容器的影響較差。對(duì)于實(shí)際應(yīng)用，該裝置具有簡單的安裝和維護(hù)特性，低投資和低功耗。10kV配電線路補(bǔ)償電容器裝置一般是安裝在室外電線桿上，但在大多數(shù)情況下，沒有固定的自動(dòng)開關(guān)裝置。在對(duì)電容器的電容進(jìn)行時(shí)，必須選擇流過10kV配電線路的最小電抗負(fù)載，以避免反向旋轉(zhuǎn)。要確定容量，在功率較低時(shí)首先測(cè)量無功負(fù)載，并獲得10kV配電線路的最小無功負(fù)載值[5]。之后，我們決定無功的補(bǔ)償能力。表1顯示了補(bǔ)償點(diǎn)的數(shù)量，位置和補(bǔ)償電容。根據(jù)補(bǔ)償關(guān)系，至少1～2組電容器連接到10kV配電線路，負(fù)載均勻[6]。

5 "選擇合理的補(bǔ)償方式和補(bǔ)償位置

10kV以下電網(wǎng)線路的補(bǔ)償方式和補(bǔ)償位置應(yīng)按照電網(wǎng)負(fù)荷的不同分布和易管理來確定。另外，按照有關(guān)規(guī)定，如果配電網(wǎng)絡(luò)功率因數(shù)小于0.85，需要提高功率因數(shù)。在補(bǔ)償原理下，可以使用低壓補(bǔ)償，便不選用高壓補(bǔ)償。在許多情況下，應(yīng)根據(jù)電網(wǎng)線的具體情況采用高壓補(bǔ)償方法和低壓補(bǔ)償方法的組合。

電容器組位置選擇的優(yōu)化，很多專家和學(xué)者需要進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查研究，以提出不同配電線路負(fù)載的配電模式的最佳容量分配和位置。示例：如果一個(gè)電抗負(fù)載均勻分布，則安裝位置為變電站總長度的2/3;在電抗負(fù)載逐步增加分布的情況下，安裝位置是變電站總長度的7/9;當(dāng)無功負(fù)載分布呈減小趨勢(shì)時(shí)，安裝位置選擇變電站的總長度為4/9;當(dāng)變壓器的負(fù)載分布是等腰三角形時(shí)，最佳安裝位置為變電站總長度的5/9[7]。

但是，配電線路的負(fù)載分布大多不規(guī)則，分支多，布線復(fù)雜。很難應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)模式來解決整個(gè)問題。然而，分支道路具有類似的分布模式，因此，具有復(fù)雜負(fù)載分布的配電線可以被視為各種配電系統(tǒng)的組合。直觀地提出了安裝電容器組安裝位置的想法：必須安裝電容器組在電線主線的1/2或更多;電容器組必須安裝在負(fù)載密度較大處;當(dāng)存在多個(gè)電容器組時(shí)，應(yīng)該分布在負(fù)載集中的支線上[8]。

6 "結(jié) 語

10kV配電線路無功補(bǔ)償裝置應(yīng)用廣泛，但也存在很多問題。市場(chǎng)上有很多產(chǎn)品，功能和可靠性等指標(biāo)差別較大。由于功能不完整，使得某些產(chǎn)品補(bǔ)償?shù)男Ч缓?。缺少足夠可靠的設(shè)計(jì)，導(dǎo)致故障發(fā)生率很高，影響正常線路使用。所以，建議電力供應(yīng)商在選擇過程中全面考慮產(chǎn)品的各種性能參數(shù)，以便設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)其預(yù)期功能。

參考文獻(xiàn)

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[8]鄔光耀.10kV農(nóng)村配電網(wǎng)無功補(bǔ)償及電壓調(diào)節(jié)措施的研究[D].華北電力大學(xué)，2014.

收稿日期：2018-12-7

作者簡介：溫友帆（1981-），男，工程師，本科，主要從事變配電設(shè)計(jì)工作。