10KV配網串聯電容器補償探索

摘要：在配電網中，電容器是被廣泛使用的一種無功補償裝置，可通過串聯和并聯對電網進行有效的補償，串聯時可對電氣參數進行改變，提高線路的輸送能力，提高系統穩定性，并在功度因數一定的前提下，通過對參數進行改善，達到減少線路傳送的無功功率和減少線路損耗的目的，同時也可提高末端的電壓，平衡線路電壓。本文僅對串聯無功補償電容器組的補償進行探討分析。

關鍵詞：電容器 串聯 配電網 探索

一、串聯電容器的分析

在線路的運行過程中，線路自身在一定的電阻和電抗，線路在傳送電能的過程中，因有電流流過，就會在線路中產生一定的電壓降和功率損耗，當傳送的電能越大時，在導線中流過的電流越大，在導線上產生的損耗也就越大，造成的電壓降也就越大，使末端的電壓就會更低，就會影響電動機的正常運行，影響產品的質量和設備安全運行，嚴重時會影響系統的穩定運行，造成系統解列或不安全事故及隱患。

以線路傳送功率S=P+JQ，線路的阻抗為R+JXL，串聯電容為XC為例，

1、串聯補償裝置

（1）、安裝串補裝置后穩定輸送容量提高的原理：

高壓輸電線路的靜態穩定輸送功率可由下式表示

式中，U1、U2為線路兩端的電壓；δ為線路兩端的電源電壓的相角差；XL為線路的電抗；U1U2/XL為線路的極限輸送功率（靜態穩定極限）。當線路中安裝有串補電容器后，線路的穩定輸送功率為

在同一個相角差（σ相同）的條件下，將裝有串補電容器前后的穩定輸送功率進行比較：Ke=Xe/XL為補償度。在10kv配電線路工程中，若補償度設為40%，則每條輸電線路安裝串補電容器后的穩定輸送功率與安裝前的穩定輸送功率之比為1.7倍。即就電如果安裝了2套串補裝置后相當于增加了一條輸電線路。

（2）、電壓損失的計算：U為線路電壓

從上式中可以發現：當線路傳送功率一定時，PR/U不變，補償后出現的（-QXC）/U可以抵消一部分線路消耗的QXL/U損失，對提高末端電壓有一定好處。同時，也可以知，在功率和功率因數一定時，建成的線路來說PR/U+QXL/U是一定的，串聯補償的越多，同樣的線路在損耗不變時傳送的有功越多，電壓降也越小，故對提高末端電壓有很大的優越性。

2、應注意的問題

A、串補裝置引起的過電壓問題

串補裝置雖可提高線路的輸送能力，但也影響了系統及裝設串補裝置線路沿線的電壓特性。如線路電流為感性，該電流將在線路電感上產生一定的電壓降，而在電容器上產生一定的電壓升；如線路電流為容性，該電流將在線路電感上產生一定的電壓升高，而在電容器上產生一定的電壓降。故電容器在一般情況下可以改善系統的電壓分布特性；但串補度較高、線路負荷較重時，可能使沿線電壓超過額定的允許值。

串補裝置中的電容器串聯在線路中，電容器上的電壓隨著流過電容器的電流變化而變化。當系統發生短路時，流過電容器的電流大大增加，電流的波形也有所變化，因而電容器上的電壓大大增加，很可能導致電容器損壞。因此要求限制電容器上的過電壓。

B、對繼電保抗的影響到

線路中串聯電容器后，使系統的參數發生變化，對繼電保護的整定和開關的動熱穩定校給進出更高的要求，特別是，在串聯點的前后發生故障時，故障電流大小相差較大，對繼電保護來說，很難做到準確可靠動作，勢必要在電容器的保護上進行功能補充和完善，保證線路和設備的安全穩定運行。

為保護串補裝置安全運行，配置完善的繼電保護裝置。串聯補償裝置的電流互感器安裝在對地絕緣的平臺上，因此其二次側電流信號不能直接傳輸給安裝在地面上的控制保護裝置。所以串補裝置配置的電流互感器其二次側均有并聯電阻器，將電流信號轉換為電壓信號，再通過光電傳感器將電壓信號轉換為光信號通過光柱輸送到地面上的光接收器，接收器收到光信號后采用數字信號處理技術將光信號轉換為電信號輸送給保護控制裝置。平臺上的光電傳感器工作所需要的能量由地面上的激光發生器通過光柱輸送。并聯電阻器和光電傳感器安裝在平臺上的光柱端子箱內，在光電傳感器兩側配置了非線性電阻器用以保護光電傳感器免受過電壓損壞。

C、串聯補償裝置安裝地點的選擇問題

當負荷全部集中在線路末端時，從改善負荷端電壓質量來看，電容器放在線路上的任何一點都是一樣的。但由于短路故障最大可能發生在線路上，為了減少線路短路電流對電容器的沖擊，串補裝置裝在負荷端是較為合理的。

在中低壓線路上，通常沿線路有若干個負荷。此時，應使裝設串聯補償裝置后沿線的電壓分布盡量均勻，并使各負荷點電壓均在允許的電壓變化范圍內。

一般情況下，如果線路始端電壓變化很小，而又不希望沿線各點電壓大于始端電壓時，最好將串聯補償裝置接在線路電壓降落的1/2處，選擇合適的電容量，使其接入后該點的電壓升高到線路的始端電壓，這樣可使線路末端的電壓降落減少1/2，沿線各點的電壓質量得到改善。在串補裝置前面各負荷點的電壓也略有提高，這是因為電容器所產生的無功功率補償了一部分自線路始端送出的無功功率，它的作用相當于在該處接了一容量相同的并聯電容器。串聯補償裝置容量的確定

D、串聯補償裝置電容器的容量確定

在配電網絡中主要是按照調壓（或增加網絡輸送能力）所需的容抗和通過電容器的電流來決定的。清楚線路電壓提高要求以及負荷參數后，由下式可求得所需的串聯補償電容器容量。

3、結論

盡管在配網中串聯電容補償技術還有很多的困難，但鑒于串聯電容易器補償技術的優越性，可以提高電力系統的穩定性、增加系統的傳送能力，改善系統的運行電壓和無功平衡，改善電壓質量，大容量、長距離傳送電能時可減少電力線路架設，投資少，周期短，，見效快，在配網中有一定的發展空間，通過對保護功能的完善，就可以保證系統線路及設備安全穩定運行。

參考文獻：

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