農(nóng)網(wǎng)10kV配電線路無功補(bǔ)償技術(shù)應(yīng)用

張 健（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司揭陽供電局，廣東 揭陽 522000）

農(nóng)網(wǎng)10kV配電線路無功補(bǔ)償技術(shù)應(yīng)用

張 健
（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司揭陽供電局，廣東 揭陽 522000）

本文就10kV農(nóng)網(wǎng)配線路無功補(bǔ)償原則、方法進(jìn)行了分析，并以某農(nóng)網(wǎng)為例對無功補(bǔ)償?shù)暮侠磉\(yùn)用進(jìn)行了實(shí)例分析，明確無功補(bǔ)償在降低損耗，提升供電質(zhì)量的作用。

10kV配電線路；無功補(bǔ)償；補(bǔ)償容量；補(bǔ)償位置

1　農(nóng)網(wǎng)10kV配電線路無功補(bǔ)償基本原則

截至目前為止，國內(nèi)所采用的無功補(bǔ)償方式主要包括了隨器補(bǔ)償、隨機(jī)補(bǔ)償、變電站集中補(bǔ)償和沿線路分散補(bǔ)償。沿著線路分散補(bǔ)償可有效改善線損，促使其下降，而通過對無功線路傳輸進(jìn)行控制，則有利于電能和質(zhì)量與功率因素的提升。

以分散補(bǔ)償給予10kV配電線路處理時(shí)，必須嚴(yán)格按照下列幾項(xiàng)要求來實(shí)施：（1）配電線路上所設(shè)置的并聯(lián)電容器，當(dāng)其在線路上最小負(fù)荷的過程中，不應(yīng)當(dāng)將其向變電站倒送無功，若所擦去的配置容量過大，則需要為其配置相應(yīng)的自動(dòng)投切裝置［1］；（2）在進(jìn)行配電線路無功補(bǔ)償?shù)呐渲弥校仨殗?yán)格按照合理分布、全面規(guī)劃、分散補(bǔ)償和因地制宜的原則來實(shí)施。采取分散與集中補(bǔ)償兩者相結(jié)合的方法來處理，將分散補(bǔ)償作為主要手段，以此實(shí)現(xiàn)對線路末端電壓、損耗的有效控制，并促使功率因素得到顯著提升，同時(shí)還可實(shí)現(xiàn)對運(yùn)行檢修費(fèi)用的控制。

2　農(nóng)網(wǎng)10kV配電線路無功補(bǔ)償方法

2.1補(bǔ)償方式

10kV配電線路無功補(bǔ)償最主要的方法是對配電變壓器勵(lì)磁無功功率損耗以及線路感性電抗所消耗的無功功率進(jìn)行補(bǔ)償。其控制方式主要包括了功率因數(shù)、無功功率、無功電流投切等，根據(jù)補(bǔ)償方式的不同，又可將其分為動(dòng)態(tài)補(bǔ)償、固定補(bǔ)償和混合補(bǔ)償［2］。

2.2補(bǔ)償位置和容量

（1）補(bǔ)償位置。對10kV配電線路中無功補(bǔ)償?shù)奈恢眉叭萘窟M(jìn)行確認(rèn)的過程中，需要盡可能地降低配電線路電能損耗，并以此實(shí)現(xiàn)對電能質(zhì)量的提升，確保補(bǔ)償能夠發(fā)揮最大的效果。電容器的最佳安裝位置、安裝組數(shù)與損耗下降率之間的關(guān)系為：

上述公式中，?（?P）主要用于對線路線損下降率的表示；L則主要用于對線路長度進(jìn)行表示。

經(jīng)由計(jì)算對配線電路所補(bǔ)償?shù)碾娙萜靼惭b位置、分組數(shù)以及線損下降率進(jìn)行確定，見表1。

表1　線路負(fù)荷呈均勻分布時(shí)的電容器安裝位置

根據(jù)表1來看，在線路上，安裝的電容器數(shù)量越多，其所能夠達(dá)到降損效果越好；但若增多補(bǔ)償點(diǎn)，那么所投入的資金數(shù)量也必然會(huì)隨之增多。為了達(dá)到補(bǔ)償效益的同時(shí)，也能夠更好的實(shí)現(xiàn)對成本投入的控制，電容器組的分布點(diǎn)通常應(yīng)當(dāng)控制在3個(gè)范圍內(nèi)。若農(nóng)網(wǎng)線路的長度在1-5km范圍內(nèi)時(shí)，可在2/3的位置為其配置一組電容器來實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償；而若線路長度達(dá)到5-10km的情況下，則需要分別于線路的2/5與4/5的位置為其配置一組電容器來進(jìn)行補(bǔ)償；而長度若達(dá)到10-15km的情況下，則需要在線路2/7、4/7以及6/7的位置，為其配置補(bǔ)償電容。

（2）補(bǔ)償容量。為了達(dá)到提高功率因素的目的，對無功補(bǔ)償容量進(jìn)行計(jì)算。若電力網(wǎng)的最大負(fù)荷日平均有功功率達(dá)到了，在進(jìn)行補(bǔ)償前的功率因素為cosφ1，在進(jìn)行補(bǔ)償之后，功率因素為cosφ2，以下列公式對補(bǔ)償容量進(jìn)行計(jì)算：

常規(guī)情況下，在將功率因素自0.72提升到0.90與自0.90提升到1.00過程中所需要的補(bǔ)償容量是相同的。高功率因數(shù)下的補(bǔ)償效益會(huì)出現(xiàn)明顯下降，這主要是由于高功率因數(shù)下，功率因數(shù)的上升率明顯更小。在實(shí)際運(yùn)用期間，應(yīng)當(dāng)結(jié)合實(shí)際情況對功率因素的期望值做出明確。

（3）分散補(bǔ)償容量。在對農(nóng)網(wǎng)10kV線路上補(bǔ)償并聯(lián)電容器容量進(jìn)行確定時(shí)，需要結(jié)合線路的實(shí)際分布情況，選取最佳的降損為原則，再通過公式計(jì)算可得。通常需要結(jié)合各條分支線的負(fù)荷電流來進(jìn)行補(bǔ)償容量的計(jì)算，即：

上述公式中，I1，I2......In分別用于對各分支線首段負(fù)荷電流進(jìn)行表示；I 主要用于對線路首段總電流進(jìn)行表示；Qx則主要表示線路需要補(bǔ)償容量；分別用于對各分支線所需補(bǔ)償容量的表示。

圖1　各分支線首段負(fù)荷電流圖

通常情況下，在負(fù)荷分布均勻或者相對較為均勻分布的線路上，進(jìn)行電容器加裝時(shí)，若僅安裝1組，其線路平均無功功率為2/3；若需要安裝2組，各組容量應(yīng)達(dá)到線路平均無功功率的2/5；若需要安裝3組，那么其平均無功功率分別為2/7［4］。簡單來說，以降低網(wǎng)損最小的原則，每條10kV線路所需要的補(bǔ)償容量需要根據(jù)相應(yīng)的比例來進(jìn)行分配。

然而，在實(shí)際線路中，其負(fù)荷的分布明顯不均。故在對補(bǔ)償容量進(jìn)行分散的過程中，需要結(jié)合實(shí)際線路負(fù)荷分布情況對補(bǔ)償容量進(jìn)行靈活分布。

3　農(nóng)網(wǎng)10kV配電線路無功補(bǔ)償實(shí)例

3.1補(bǔ)償線路的現(xiàn)狀及參數(shù)

以某市某農(nóng)電局10kV農(nóng)網(wǎng)線路為例，通過對基本情況進(jìn)行分析，選取線路1與線路2作為本研究試點(diǎn)實(shí)施無功補(bǔ)償，2條線路參數(shù)及負(fù)荷情況見表2。

3.2補(bǔ)償方式

因兩條農(nóng)網(wǎng)線路其供電半徑相對較長，并且無功負(fù)荷較為穩(wěn)定，但有功負(fù)荷相對較重，并且具有一定的無功重疊加起伏，故選取動(dòng)態(tài)補(bǔ)償聯(lián)合固定補(bǔ)償?shù)幕旌涎a(bǔ)償方式來實(shí)施補(bǔ)償?shù)姆稚⑻幚怼?/p>

3.3補(bǔ)償容量

線路1所配置的配電變壓器其容量為9664kVA，其線路配電變壓器無功損耗主要采用固定損耗，損耗的最主要因素是配電變壓器勵(lì)磁涌流。根據(jù)公式對線路1的固定無功損耗進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果顯示，無功損耗為387kVar ，配電變壓器的勵(lì)磁涌流分別為4%-5%。若對功率因素進(jìn)行提升，使其能夠達(dá)到0.95，則需要補(bǔ)償容量592kVar，計(jì)算公式如下：

根據(jù)計(jì)算結(jié)果來看，線路1所需要補(bǔ)償?shù)娜萘窟_(dá)到了592kVar ，趨近于600kVar ，其中動(dòng)態(tài)補(bǔ)償大約為250kVar，占41.67%；固定補(bǔ)償部分大約為350kVar，占58.33%。按照上述方法，對線路2的補(bǔ)償容量進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果顯示，需補(bǔ)償容量為500kVar，其中動(dòng)態(tài)補(bǔ)償量大約為150kVar ，占30.00%；固定補(bǔ)償部分大約為350kVar，占70.00%。

3.4補(bǔ)償裝置安裝部位

由于線路1的長度超過了10.0km，達(dá)到了11.4km，其線路的中端所承載的負(fù)荷量，顯著高于尾端和首段，故在補(bǔ)償裝置安裝時(shí)，根據(jù)實(shí)際情況，分別設(shè)置在2/7、4/7與6/7這三個(gè)部位，其補(bǔ)償容量分別為固定補(bǔ)償150kVar 、動(dòng)態(tài)補(bǔ)償250kVar 與固定補(bǔ)償200kVar。按照同樣方法對線路2的補(bǔ)償位置與容量進(jìn)行確定。

表2　線路參數(shù)及負(fù)荷情況

3.5效益分析

分別對2條10kV農(nóng)網(wǎng)線路進(jìn)行無功補(bǔ)償裝置的安裝，并成功運(yùn)行之后，對其運(yùn)行前后12個(gè)月的應(yīng)用效益進(jìn)行對比。見表3。

根據(jù)表3可知，采用無功補(bǔ)償技術(shù)對線路進(jìn)行配置處理后，即可實(shí)現(xiàn)對電網(wǎng)損耗的有效控制，從而達(dá)到促使線路電壓質(zhì)量和功率因數(shù)的提升，并以此實(shí)現(xiàn)對電力企業(yè)社會(huì)形象和服務(wù)質(zhì)量的同步提升。

表3　無功補(bǔ)償技術(shù)實(shí)施效果對比

4　結(jié)論

綜上所述，本文結(jié)合農(nóng)網(wǎng)10kV配電線路實(shí)際情況，就其線損率非常高和供電半徑非常長的特點(diǎn)，對配電網(wǎng)線路分散補(bǔ)償位置與容量進(jìn)行探討，并基于該理論基礎(chǔ)上，以某市某農(nóng)電局10kV農(nóng)網(wǎng)線路為例，選取兩條線路，對補(bǔ)償容量、方式、位置與經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行計(jì)算分析。并對實(shí)施無功補(bǔ)償處理后的兩條線路運(yùn)行前后效果進(jìn)行對比，結(jié)果發(fā)現(xiàn)通過無功補(bǔ)償處理，線路功率因素顯著提升，線損率顯著下降，同時(shí)在電費(fèi)和電量節(jié)約上發(fā)揮了顯著效果。

［1］張錄平.無功補(bǔ)償在10kV配電線路中的應(yīng)用分析［J］.通訊世界，2014（11）:97-98.

［2］黃欣.基于10kV配電線路無功補(bǔ)償應(yīng)用研究［J］.硅谷，2015（04）:51，32.

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.18.169

張健（1976-），男，本科，主要從事基層供電所管理工作。