10kV及以下供配電系統的負荷計算和無功功率補償

文/周魯

作為供配電系統的重要組成部分之一，10kV供配電系統在電力系統中的應用范圍較廣，對10kV供配電系統負荷進行精確計算，以及對無功補償技術進行有效應用，可有效提升供配電系統的穩定性與持續性，使其在社會生產生活中發揮最優效用。本文就此展開了論述。

1 電力負荷的分級

根據實際應用環境及需求的不同，電力負荷通常具有不同的級別，對應不同的社會生產生活實際。一般而言，通常可以將電力負荷分為如下幾個層級。

首先是一級負荷，即供配電系統的最高負荷。一級負荷對社會生產生活的影響極為直接而深遠，表現為一旦負荷中段，將在政治、經濟、交通、通信等方面造成嚴重負面影響，影響社會正常運行，甚至造成社會安全事故，因此對其連續性及可靠性有著較高要求，在供配電系統的應用中，需要采取針對性措施防止其供應中段。其次是二級負荷，二級負荷的穩定性要求僅次于一級負荷。當二級負荷出現故障問題，供應不連續時，會對社會經濟運行產生較大程度上的影響，對于部分人員密集場所會出現混亂失控現象，同時會對政治、經濟、交通等帶來較大不便。其次是三級負荷，即除一級負荷與二級負荷之外的最低最層級的負荷，對社會經濟生活的影響相對較小，但其在供配電系統中所發揮的重要作用不容忽視。

對供配電系統的電力負荷進行適當分級，有利于依據不同分級制定不同的供配電系統設計與運行策略，提高電氣設備保護的針對性，為社會生產生活的持續穩定運行提供基礎性的能源供應保障。

2 負荷計算的目的和意義

負荷計算是進行供配電系統設計的重要環節之一，理想的負荷計算可為優化供配電系統設計效果，提高供配電系統的安全性與經濟性具有關鍵意義。

具體而言，進行供配電負荷計算的目的主要包括：合理掌握變配電所內變壓器的負荷電流等基本數據，并以此為基礎擇定變壓器，配備合適功率及數量的變壓器；合理掌握負荷電流大小，為供配電系統合理選擇供配電系統的各個主要組成部分，以及科學確定電力線路截面奠定基礎，防止電流過大對供配電設備造成強烈沖擊；合理掌握供配電系統可能承受的最高負荷，使供配電系統始終保持持續穩定運行狀態，始終滿足用電實際需求，適應用電需求的高低波動，并為電氣設計提供必要的技術保障。

在供配電系統實踐中，負荷計算結果是否科學有效，直接關系到供配電系統各個組成部分的選定，直接關系到供配電系統的穩定性。若負荷計算結果超高，則所配備的供配電系統構件要求相應提高，造成不必要的資源消耗與浪費；若負荷計算結果超低，則使供配電系統長期處于超負荷狀態，不利于安全穩定，難以對持續穩定供電形成保障。

當前，在供配電系統設計中，采取較多的負荷計算方法為二項式系數法，該方法相對簡便易行，計算結果具有顯著優勢，可為供配電系統設計提供最為可靠的計算結果數據。需要系數法的主要計算方法為：

有功功率：P30=Kx*P1(kw)；

無功功率：Q30= P30*tgψ（kVar）；

式中Kx 為需要系數； cosΦ為功率因數；tgΦ為功率因數的正切值。在負荷計算過程中，要根據供配電系統的客觀實際需求，選擇合適的需要系數以及功率因素，確保計算公式運用正確，計算方法得當，計算結果具有參考價值和引導作用。

3 10kV配電網無功補償技術的應用方式

3.1 變電站集中補償

采取變電站集中補償方式，可以有效降低供配電系統的線路損耗，使無功功率始終處于相對平衡的狀態，通常所用到的設備包括電容器、同步調相機和靜止補償器等。變電站集中補償通過調節優化供配電系統的功率參數，實現集中補償的目的，具有安裝管理方便，設備檢修管理簡便等優勢特點，因而被無功補償實踐所廣泛采用。

3.2 低壓分散無功補償

低壓分散無功補償技術通過在變壓器電壓相對較低的部分增設補償裝備，對電容器進行分散無功補償，有效防止了因補償容量不當而造成的供配電線路失衡等問題。通過采用低壓分散無功補償技術，可有效提高供配電系統的穩定性及供電效能，具有較為顯著的節能效果，有效提升了經濟效益。但該種補償技術通常對人工操作水平要求較高，需要嚴格按技術要求進行，避免因人為操作不當而引起的補償失衡。

3.3 無功功率就地補償

無功功率就地補償是通過電力感應載荷與電容器的并聯，使其同步運行，對電容器進行持續供電。在實際運行中，無功功率就地補償技術可相對獨立地存在，不需配合其他補償技術的應用。通過無功功率就地補償，可有效減少供配電線路的自身損耗，同樣具有較好的節能效果。

4 10kV供配電系統設計的對策

4.1 確保配電所設計的合理性

隨著經濟社會的持續快速發展，社會各行業對供配電系統的穩定性與可靠習慣產生了更為強烈的需求，因此要采取合理措施與方法提高配電所設計的合理性，使其充分發揮應有效用。要以供配電系統設備的實際為基礎，選擇合理的高低壓供電方式，在確保配電所基本美觀性的基礎上，優化各設備之間的協調與配合。為有效避免能源浪費，提高配電所運行的經濟效益，要根據實際實際需求設計額定容量，并根據其實際運行情況及時進行擴容優化調整。

4.2 選擇合理的接線方式，確保用電安全性

對于10kV供配電系統而言，合理的接線方式，對于保證供配電系統運行的安全性具有極為重要的作用。因此要根據供配電實際需求，選擇最優化的接線方式。通常而言，主要的接線方式有放射式、樹干式、圓環式等，不同的接線方式適用于不同的運行環境，具有不同的投資需求，因此要統籌考慮，綜合分析。在接線實踐中，更多的方案選擇圓環式接線方式，其可通過中轉負荷點的設置，構建相對封閉的多邊形供配電網絡，結構簡單，便于操作。

4.3 優化各配電所單臺變壓器的數量

《10kV及以下變電所設計規范》指出，配電所變壓器的數量要考慮供配電負荷要求及經濟性等多方面要素而綜合確定。對于電力負荷分級中的一級負荷與二級負荷而言，通常需要設置數量相對較多的變壓器數量，而對于季節性用電需求波動相對明顯的情況，則可根據實際優化變電器數量。要及時對供配電系統變壓器進行優化調整，發現其不符合實際之處，采取具有針對性的措施與方法進行改善。

4.4 完善用電協議，優化設計

在進行供配電系統設計前，要進行深入細化的現場考察與分析，掌握客觀實際情況，并簽訂供配電系統設計協議，避免設計方案脫離實際，難以滿足持續變化的供配電需求，同時防止后續出現過多設計變更，影響供配電系統的實際運行效果。

4.5 箱式變電站的選用

箱式變電站是作為土建變電站的替代品而出現的。傳統的土建變電站需要空間較多，但外形多變美觀。在現代供配電系統設計中，更多地選擇更加智能高效的箱式變電站。箱式變電站所需占地面積小，具有高效性、經濟性、安全性、穩定性等諸多優勢特點。在箱式變電站選用過程中，要根據供配電系統客觀實際，全面核算其容量大小，確保其容量大小與供配電系統的實際需求相吻合，若設計容量過大，則會造成容量浪費，降低資源利用率；若設計容量過小，則難以在用電高峰期滿足用電需求，造成長時間超負荷運轉，因此要避免過大或過小而造成的其效用的發揮效果，降低使用壽命。

5 結語

綜上所述，受工藝技術、內外部環境條件的影響，10kV供配電系統在實際應用中依舊存在著多方面的問題，制約著其整體應用效果的持續優化，因此有關人員應該從10kV供配電系統應用的客觀實際需求出發，充分尊重其負荷及無功補償的基本規律，制定最為優化可行的措施與方法，優化10kV供配電系統在實際應用中的整體效果。