10kV及以下配電網無功動態補償的運用探究

陳秀娟（廣東電網有限責任公司江門供電局，廣東 江門 529000）

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10kV及以下配電網無功動態補償的運用探究

陳秀娟
（廣東電網有限責任公司江門供電局，廣東 江門 529000）

摘 要：隨著現代化的建設，城鄉地區用電量不斷增加，對供電服務質量也提出了全新的要求，然而，配網供電與實際需求之間出現了不協調問題，對此就要做好配網無功動態補償工作。本文首先分析了10kV無功動態補償的主要方式，然后分析了無功補償的實際應用以及運用效果。

關鍵詞：10kV配電網；無功動態補償；方式；運用；效果

現階段，城市化建設持續進行，當前的配網運行水平相對有限，無法有效滿足高用電需求，甚至出現了電壓不穩的問題，影響了供電服務質量，增加了線損。加大對配網無功補償的實施力度，優選科學的補償方式，從而能夠確保無功補償質量，提高配網運行質量，發揮其應有的功能和作用。

一、10kV無功動態補償的主要方式

無功動態補償最直接、有效的作用體現為：控制損耗、低成本、高收益等優勢作用，實際的10kV及以下配網的無功補償方式主要包括以下幾方面：

1 集中補償

集中補償方式主要包括：變電站集中補償與低壓集中補償兩大方式，其中前者重點圍繞輸電網無功平衡所實施的一種集中補償。具體補償過程為：集中補償設備（例如：靜態補償器、并聯電容器等）會被直接連在10kV母線。采用此類補償模式最終目標是要調整優化輸電網的功率因數，控制無功損耗。集中補償方式實際使用過程中也有自身的不足，具體體現在無法有效控制線損，然而，集中補償模式通常方便管理。

低壓集中補償則重點針對變壓器低壓一端實施集中補償，依靠微機系統來科學調控低壓并聯電容器，此方法可以全面優化配變功率因數，從而達到無功就地平衡，同時也能發揮降損功能，能夠保持用戶端電壓的安全、平穩供應，提高供電服務質量。此集中補償模式同樣有自身弱點，體現在無法從根本上提高配網電壓水平，在配網系統無功優化方面不能發揮太大功能。

現階段，被廣大配網系統所運用，主要是對380V側實施集中補償的一大模式。具體包括：固定容量補償、自動補償兩大補償方式，兩種補償模式都能深入開發變壓器潛能，提高其負載能力。

有功功率計算公式：P=Scosφ，根據此公式能夠看出，有功功率P會隨著功率因子cosφ變化。

如果cosφ=1，P就和變壓器的視在功率S相等；如果cosφ=0.7-0.8，此時有功功率會下降，在未實施補償的情況下，變壓器工作效率將受到影響，為了確保供電質量，必須充分做好電容器的安裝工作，優選安裝環境，方便其維修與養護，確保其長時間發揮使用功能。

2 無功功率就地補償

此補償方式簡單說就是讓電容器同電機直接連接，二者同步開啟、同時關閉，利用這種方法，即使電機處于停運狀態，電容器可以途經電機來放電，從而避免放電設備再次安裝帶來的麻煩，即使在常規狀態下，電容器能夠就地向電機提供無功功率。這一補償過程有效縮短了能量傳輸與轉換的長度，從而在一定程度上控制線路內部電流，達到低消耗、高收益的效果。

二、無功動態補償的實施與運用

1 10kV線路的無功補償

10kV配網線路較多、距離較長、分支分布多、負荷分布不集中，基于配網的這些特點決定選擇分段分散與集中補償并行運用的方法，對于編制補償容量，科學把握補償設備的位置，以此來改善電壓質量。如果電力線路的供電范圍較遠，半徑過長，那么末端負荷會迅速上升，導致無功負荷也對應向后移，此時補償也要逐漸指向末端。對于所有的10kV配網線路可以選擇“三分之二”法來實施無功固定補償，然而，此補償模式，可能出現容量欠補、過補等現象，為了簡化操作步驟，可以參照配網線路的各項參數，例如：電壓值、功率因數值等，圍繞低功率因數的線路進行補償，配置無功自動跟蹤補償設備，有效調控并聯電容器組的投切，以此來逐步提高線路的功率因數，確保線路的電壓質量。

2 配電變壓器臺區的無功補償

參照一個地區的用戶類型、用電特征，采用“試點推進”的策略來逐步深入地開展無功補償工作。首先應該對一個地區的低壓線路中的各項數據、信息進行測量，在發揮本地已有設備功能的基礎上，配置低壓無功補償設備。

采用集中與分散補償方式相互彌補、有效配合的方式，其中主要發揮分散補償的作用，將自動補償設備配置于變壓器，這樣自動補償設備就能隨著配網負荷的動態調整來自動投入或退出補償。

3 用戶無功補償

隨著居民生活水平的提高，家庭用電負荷形式發生變化，非線性負荷用戶數量在不斷上升，加劇了配網的負載，導致無功需求得不到有效滿足，配網電壓質量也在下降，甚至影響到配網運行質量。為了解除這一困惑，用戶可以采用無功就地補償的方法，增設隨機補償電容，具體的方法就是讓電容器并聯在家用電器對應的供電線路上，以此來優化電壓質量，提升功率因數，控制線損。

三、10kV及以下配電網無功動態補償應用效果

1 10kV配網效益

表1 補償前后線路參數變化

因為10kV及以下配網的線損與多種因素有關，例如：電能表的精準度、工作人員的能力與水平、線路絕緣度等。為防止不良因素的影響，須做好無功補償工作，降低線損，以獲得理想的配網運行效果。

例如：某地區10kV配網線路經過無功動態補償，該線路的主要參數發生了變化，具體見表1。

線損同電流之間有一定的比例關系，通常來說電流的平方與線損大小呈正相關，這就意味著電力線路的線損會隨著電流的上升而上升，在保證電網電力供應的條件下，有效提升功率因數，可以有效控制線路電流，從而控制線損。當功率因數得到提升，假設：從cosφ1上升至cosφ2，設：電流降低量為：I’，那么，對應能夠減少線損量，可以用下列公式求出：ΔPc=RP2/ U2（1/cos2φ1-1/cos2φ2），按照上面圖表中的數據來代入，得出結果：6.75kW。假設：一度電=0.5元，那么一年時間內，配網運行能夠節省的錢數：W=6.75kW×365×24×0.5=2.96萬元。由此可見，通過無功動態補償后，電網功率因數顯著提高，有效控制了線損，直接維護了供電企業的經濟利益。

2 配網變壓器臺區的經濟效益

該地區的用戶有普通的家庭用戶，也有小型手工企業用戶，然而，此地區配網變壓器的容量只有100kVA，手工小型企業日常用電量較大、負荷較高達到65kW。此時面臨的問題：因為電機低負載、變壓器可能出現超載運行現象，當用戶集中用電時，電壓過低、電壓不穩，從而導致供電服務質量下降。通過配置低壓電容器進行無功補償，經過全方位測量得出，電流值、電壓值、功率因數等都有所改善。功率因數從之前的0.83上升至0.92，變壓器二次端電流也有所下降，對應的線損也得到了控制，對應降低了1.11%。

假設，此地區一年的供電總量為：33萬kWh，電費價格依然按照0.5元計算，那么一年內能夠節省成本為：330000×0.5×1.11%=1831.5元。假設此變壓器臺區無功補償設備投資7000元，那么可以在7000/1831.5=3.08年之內收回投資，假設無功補償設備能夠正常工作10年，那么后面的6.92年之內就能省下電費1831.5×6.92=12673.98元，由此可見，投資具有較大的回報。

結語

為了提高10kV配網的運行質量，必須加大無功動態補償的實施力度，提出一套科學、合理的補償方案，確保電網補償質量，加大對配網的規劃力度，從而打造出高質量、高水平的配網功能，發揮其應用的功能與作用，滿足用戶的需求。

參考文獻

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中圖分類號：TM73

文獻標識碼：A