關于10kv配電網的無功補償分析

■胡 強，李 梅

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1 無功功率得產生及其影響

由物理學知識可知，只要電氣設備帶有電磁線圈，就會有因電磁場引起的無功功率，而降低損耗的根源就是要盡力消除由電磁圈引起的無功功率。10kV配電網中所需的無功功率，主要包括配電變壓器的勵磁所損耗的無功功率△QO、配電變壓器繞組電抗所損耗的無功功率△QT、線路電抗所損耗的無功功率△QL及感性用電設備損耗的無功功率△QF。即Q=△QO+△QT+△QL+△QF。

電磁線圈所產生的無功功率，對供電和用電產生了諸多不良影響，如:

(1)無功功率在被輸送的同時也會引起有功功率的損耗，舉例來說，若客戶需要有功功率P為一定時，無功功率Q越大，隨之網絡中產生的功率也會增大從而加大損耗;(2)電壓損失也會由于無功功率的影響而增大;(3)對于輸變電設備來說，供電能力會受影響而降低;(4)對于發電機來說，有功功率的輸出也會一定程度上降低;(5)由于無功功率的摻合，會使電氣設備形成低功率因數運行，不能充分發揮效果。

綜上所述，不論是從降低損耗、確保供電質量，還是從保障供電設備的性能而言，對供用電電網和設備進行無功補償都是必要的。我們也可以通過這些措施改善功率因數，提高系統的供電能力，使整個供用電系統更經濟、更合理地為人民生活服務。

在交流電路中，純電阻元件中負載電流與電壓相位是一樣的。在純電感負載中電壓超前電流90度，純電容負載中電流超前電壓也達到90度，換個角度來說，純電容中電流與純電感中的電流整整相差180度，那么便可以相互抵消。所以當電源向外供電時，兩種電荷可以在純電感負載向外釋放能量的時候交換，一方所需要的無功功率就可由另一方輸出的無功功率中得到補償，這樣便可以從根本上解決無功功率的補償問題，達到預期效果。

(1)無功功率補償原則有:①因為考慮到線路上會有大量的不必要損耗，所以無功功率補償應就近進行。②因為存在電容器的維護問題和自身性能有限，無功損耗在采用固定方式補償的同時，次數不宜太多，補償點以兩次為最佳。③對于用戶，應該在其處就進行無功補償，比如變壓器的無功損耗，可以考慮對于電容器的改變和更新，總體來說，在功率方面，補償得越多，效果越好，也會促進電網在長遠角度的經濟化、發展化。

2 無功功率補償技術要求

(1)對于10kV配電線路來說，為了在保障其供電可靠性可靠率的前提下使整個電力系統更穩定、安全、經濟地運行，我們需要做的則是連接城鄉網，對其進行建設與改造，加大對其無功補償裝置系統的安裝更新，使整個供電系統的可靠性有質地的提高，帶給人民更多的生活便利。

(2)國家電力公司下發關于電力行業創一流的文件中，要求10kV功率因數不小于0.9，線損不大于5%，以及電壓質量和無功補償的運行管理等內容，針對這些問題，主要的解決方法是在10kV線路中投入一定的電容器來進行無功補償，投入方式分為兩種:固定和自動相結合。如果要使整個無功補償率達到最高值，按照相關數據的統計和計算，則是要結合固定和自動相結合的兩種方式，得出最佳前置系數，相互配合影響，就能達到理論上的最高值，獲得最大的無功補償率。

(3)農村配電網的線路比較復雜，不能統一而論，每個地區有自己的電流密度和最適宜電容器功率大小，我們可以對固定和自動相結合這兩種方法進行適宜的統一、拆分，使其相互配合地為我們工作帶來便利，整個過程可以分為兩部分:一是固定補償電容器的安裝，分為變電所內按主變壓器容15%左右的固定補償電容器組和線路負荷中心的固定補償電容器組。二是自動補償電容器組，它們可以安裝在線路負荷中心的上側。

(4)對于農網主要使用的10kV配網系統，有不同的組成部分，變電站的集中補償、10kV線路補償和用戶端低壓補償，另外還附有隨機補償，也就是說總共有四個不同方面的補償來源。

(5)應通過對該線路的平均無功負荷和最小無功負荷的計算，來確定某一條配電線路的補償容量。當負載線路最小無功負荷小于2/3的平均無功負荷，考慮到無功要送下來，可以安裝一個固定的補償裝置，但要確定最小的無功負荷點的補償容量。當線路具有更大的無功負荷點，既要考慮線路距離，也要考慮在實際安裝中每組補償裝置的容量大小，最好為100 ～200kvar。

3 無功補償方式

(1)負荷的無功功率補償。在配電變壓器二次側對負荷進行無功補償，彌補了用戶的電能損失。無功補償主要是通過提高功率因數校正電容器所需的補償容量來計算。補償電容的容量受負載變化的影響，通過調整電容器組的部分，以選擇最佳的無功補償方式。

(2)配變無功功率補償。配電變壓器無功損耗分△QO和△QT兩部分?！鱍O獨立的磁場被用來建立無功損耗，和負載電流沒有關系，△QT場與負載電流的漏磁通所建立的無功功率損耗的平方成正比，研究配電變壓器損耗的無功補償，應根據一個固定的線路有功功率損耗和無功功率補償容量來確立。

4 保護功能

電容器本身的質量性能，相關保護裝置的配置，電網運行的參數、方式、狀態，并聯電容器之間的補救措施等一系列因素都影響著整個電網的運行，從而影響到電力行業和整個居民生活、社會運轉的狀態。不管10kv電網在運行上會遇到哪些問題，保護措施的完善性都是必不可少的，與此同時也應該最大程度上保障設備的安全可靠。

以上綜合來講即如圖所示:

5 結束語

電能已成為居民生活中不可缺少的部分，但由于過低的用電負荷自然功率造成大量的無功賠償，對于電能的損耗相當大，造成電網在供電質量上還有待提高，所以，應對癥下藥找到適宜的對策，適當降低電網運行過程中的無功賠償，使電網系統更經濟、有效地運行，為人民謀取福利。

［1］禹申，鄂淑華，李永志．10kV配電網工程的勘測設計［J］．農機化研究．2005(01)．

［2］李啟芳．論包頭供電局引進MIS的經濟效益與社會效益［J］．內蒙古石油化工．2005(12)．

［3］王長樹，袁鵬輝．淺談10kV配電網環網供電［J］．農村電氣化．2004(09)．