探究10kV電網無功補償裝置設計

陳南甫

摘 要：供電質量關系變電站的運行，其也被作為變電站重要的考核指標被應用。而對于電力系統運行中，為保證電力系統的正常運行，作為電力系統供電的兩大指標（電壓及頻率）必須穩定在某一范圍內。如實際所得的有功不足易造成頻率降低而無功不足則造成電壓降低的原理，在實施對對電壓的控制是應強化對無功功率的控制與調整，以將電壓穩定在可控范圍值內。對于此，變電站無功補償技術應作為電網無功補償的重要部分為在實際供電安全保證中被應用，以確保供電線路有效運行及安全。

關鍵詞：10kV;電網;無功補償;設計

1 功率因素對電網供電質量的重要性及分析

關于供電部門對電費計算中中的規定，通常功率因數（COS）應控制在0.8～0.9范圍內，如大于0.9，這說明電網供電質量好;而當功率因數小于0.8，則表示電網供電質量差，應采取措施。而功率因數小于0.5時，供電線路將停止供電，可見其重要性。具體來講，功率因數對電網的影響主要有以下幾點：

（1）減低電網的供電能力。如在電網供電能力一定的情況下，基于生產設備均為感性負荷的特性，為確保其能夠正常的工作，則在為其提供足夠有功功率的同時，必須同無功功率，以實現其正常功能。

（2）增加電網損耗。同理，在電網供電電壓及負荷一定的情況下，功率因數越低則電流越大;而在供電電網阻抗越大的情況下，其電網的損耗即越大，進而造成電能的浪費。

（3）減低供電質量。如電網供電中，由于從傳輸電流增加，進而造成電網壓降增加，則必然造成電網的電壓降低。

結合以上關于功率因數對供電線路供電質量的影響可得出功率因數對供電質量保證的重要性。而采取有效的技術保證功率因數及穩壓可起到關鍵作用。無功補償技術則對穩壓及提高功率因數發揮積極作用。

2 10kV配電線路無功補償方式及優缺點說明

結合10kV變電站實際特點，對于無功補償技術而言，主要有以下幾種形式，如變電站不創、隨機補償、跟蹤補償等，以下將對其各種補償方式的優缺點進行分析與說明，具體如下所示：

（1）變電站補償。該種補償形式主要有三個方面的用途：即提高輸出電網功率因數、對供電中斷進行增壓、對主變壓器實施無功補償的彌補。結合以上說明，該種補償方式主要有并聯電容器、同步調相機及相關電氣設備及元件組成，其便于管理特點屬于其應用的一大優勢，但實施效果不理想，不能起到明顯的降低電網能耗的目的。

（2）隨機補償。該種補償方式主要先通過將電動機并聯在低壓電容器上，后將電動機、控制裝置及保護裝置同時投入使用并切換，以起到無功補償的作用。該種方式從安裝較多考慮，投資小及占地空間小，且安裝較為方便，不易發生故障等可在變電線路運行維護中獲得較好的應用。但由于該種方式屬于補償勵磁無功為主，在電動機無功補償中應用較為合適。

（3）跟蹤補償。該種補償方式的主要作業原理是利用無功補償投切裝置將配電變壓器的低壓側了解低壓電容器組，以實現無功補償。該種補償方式的主要優點在于能夠跟蹤無功負荷，使用較為方便，收效較好。但主要缺陷在于資金投入大及所需設備復雜，如某一細小元件損壞等均會對其最終的補償效果造成顯著的影響。因而對于該技術主要在大容量大負荷的配電站中使用，如專用配電變壓器方面等。

3 關于10kV配電線路無功補償應用現狀及主線路無功補償系統設計分析

3.1 10kV配電線路無功補償應用現狀分析

綜合現有10kV變配電站實際情況，對于其電網運行而言，耗能大是主要的問題，而無功補償技術的應用可解決以上所述的耗能問題，可起到節能及保證供電效率的目的。對于此，加大對無功補償技術在變配電站中的應用是主要措施。結合現有情況，應用無功補償技術現狀主要包括以下幾方面內容，具體如下：其一，設備的選擇是該技術取得較好應用的關鍵，如設備的可靠性問題，但現有無功補償應用中由于設備故障而造成的事故比較常見，使得該技術應用受到限制。其二，系統設計問題，如控制方式的選擇等，如采取常規的控制技術很難起到應有的作用，且耗費人力等嚴重，不利于后續的運行管理。其三，補償容量的確定問題，如一般情況下無功補償容量占變電容量的20%左右，如存在其他情況，應對系統進行重新設計，以滿足無功補償要求及實現最佳效果。

3.2 10kV配電主線路無功補償系統設計分析

從變電站無功補償的設計來講，其主要結構應包括以下幾個組成，如包括補償支路、采集支路、微機控制等部分。以上三個部分，在其應用中存在不同的功能。如補償支路主要是由真空斷路器、進閘管閥組及電抗器等組成。采集支路又有互感器、模數轉換芯片等組成。實現對無功補償系統的設計，其關鍵在于對以上三部分進行設局，具體如下：對于補償支路的設計，其主要是通過TSC閥組來對信號實現控制，以最終達到控制對整個補償回路控制的目的。再如刺激轉換支路的設中，通過各類互感器的使用可在一定程度上起到調壓及穩壓的目的，已實現無功補償控制。另外，對于微機控制，其主要使得無功補償控制更加的自動機智能化，U如通過有效的數據采集及分析，對整個電網的供應情況進行了解，并實現對無功補償功率的控制，可使得控制更加的安全及有效。

3.3 實施效果分析及評價

在配電網絡運行中，由前面所提到的功率因數越高，則電網在供電中為用戶所提供的有用功率則越大，即電能的有效利用率則越高。無功補償設計將起到很大作用。如以某10kV供電線路來講，該線路有功負荷為3000kW，線路總長度約5.0km，下、線路所選用的導線電阻率值為0.33/km。通過測算，在未加無功補償設備的情況下其功率因數為0.8，通過計算，線路電壓需在達到10.6kV的情況下才能保證供電線路負荷端10kV的供電電壓要求。而對于此，為提高電路功率因數及減低無功功率，采用無功補償技術對其實施改造，如將功率因數提高至0.95以上，則線路的壓降為0.417kV，即比未采用無功補償技術前有效下降，從電壓、電阻與功率的關系可以得出，線路的損耗有了明顯的減低，進而使得電路有效功率提高，可實現較好的經濟收益及價值，可在日常線路管理中推廣使用。

4 結語

電網供電質量是各供電單位控制的關鍵，也是這些年各電力公司重點突破的重點課題，而無功補償的技術的應用很好解決了上述問題，對提供供電質量發揮了重要作用。本文對功率因數對供電質量的影響因素進行了分析，并對無功補償技術在電網中的應用情況進行了討論與分析，提出了應用價值，以便為后期該技術的應用及供電質量的保障提供參考。

參考文獻

[1]蔡琴，唐婷.一種智能低壓無功補償系統的設計[J].價值工程，2019，38（05）：189-191.

[2]鄭傳琴.電氣自動化中無功補償技術的運用解析[J].通信電源技術，2019（01）：275+277.

[3]張歡歡.智能無功補償技術在電氣工程自動化中應用研究[J].科技風，2017（20）：150.

[4]朱晶晶，曾龍，王善彪.智能無功補償技術在電氣工程自動化中應用[J].山東工業技術，2017（10）：160.

[5]盛劍輝，李海玲.電氣工程及其自動化無功補償技術的實際應用[J].江西建材，2018（01）：173+175.