淺談農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量、延長線路使用周期的關鍵，農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)，提高農村居民用電質量。文章在借鑒前人研究成果的基礎上，從農村的配電線路的實際情況著手，分析了農村配電線路的無功補償?shù)母鞣N方式，并結合實際電情況敘述了如何分配補償容量。

關鍵詞：農村配電線路；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)在運行過程中設備出現(xiàn)無功率的運轉，所以無功補償成為電網(wǎng)中必需的部分。農村供電普遍出現(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，有可能導致整個農村地區(qū)電網(wǎng)電壓波動大情況。因此，本文將依據(jù)農村實際用電情況，在匹配農村無功補償時，進行該區(qū)域的無功需求分析。

1 農村配電線路的特點

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

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

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

第四，具有季節(jié)性。農村用電幅度季節(jié)性突出，農忙時期用電負荷激增，而且由于住戶分散，農網(wǎng)主要采用放射的配電網(wǎng)絡，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。這也是農村生產的特點，農村企業(yè)作息時間參照的農村人的作息時間，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。當電感性電氣設備在運行時不能將電能量轉換為有功功率，這時設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備的，如果由輸電系統(tǒng)提供，則設計輸電系統(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致的電壓下降、電路損耗、供電經(jīng)濟效益低等結果。提高供電效率，減少各種電路設備損耗，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)姆绞健Ｈ缓筠r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合，一般情況下，農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 農村配電線路無功補償方式的比較

農業(yè)與經(jīng)濟的發(fā)展推動著農村走向現(xiàn)代化，收入的提高使得生活的質量也在提高，大家電開始在農村普及。然而實際上農村電能的需求加劇、電路本身效率不高，進入家庭內的電壓不足，影響了人們的生產與生活，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，多作為農村配電補償?shù)姆绞健Ｒ驗檗r村配電線路過長，供電設施建設不合理，該補償方式可以就近提高供電效率，解決農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致電壓對母線的沖擊過大，極易傷害電容器設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的沖擊。

4 農村配電線路的無功補償容量的確定

在配電設計規(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)實際情況進行調整，并保持具有一定的經(jīng)濟效益，要平衡設備投資、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鍵因素，應保持對線路損害值最小的基礎上設定補償容量，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，關于用戶的補償容量，我國是有相關的條例辦法指明如何確定容量的。總體來說，確定補償容量需要權衡多方面的因素。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 結語

本文是基于農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砗螅疚奶岢隽顺Ｒ姷娜N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的建議。這些均為農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，降低了設施的損害率。從經(jīng)濟上來說，對于農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）