淺談10kV配電線路的無功補(bǔ)償

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摘要：電力系統(tǒng)無功功率補(bǔ)償和無功功率優(yōu)化是電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行、降低損耗的重要組成部分。文章討論了10kV配電線路的桿上無功補(bǔ)償方式，主要包括10kV線路無功補(bǔ)償補(bǔ)償點(diǎn)個數(shù)的選擇、補(bǔ)償位置的確定、補(bǔ)償容量的確定等內(nèi)容；分析了無功補(bǔ)償裝置運(yùn)行管理要求以及線路電容器補(bǔ)償?shù)奶攸c(diǎn)，并結(jié)合實(shí)際對10kV線路無功補(bǔ)償?shù)男б孢M(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：10kV配電線路；無功補(bǔ)償；補(bǔ)償位置；補(bǔ)償容量；電力系統(tǒng) 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TM714 文章編號：1009-2374（2016）24-0148-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.24.074

無功功率和有功功率一樣是輸配電網(wǎng)中不可缺少的組成部分，無功功率對配電網(wǎng)乃至整個電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行都是十分重要的。長距離輸送無功功率會造成有功功率的損耗和電壓質(zhì)量的降低。無功補(bǔ)償?shù)囊笫牵杭醒a(bǔ)償與分散補(bǔ)償相結(jié)合，以分散補(bǔ)償為主。一般在負(fù)荷密集的地方進(jìn)行補(bǔ)償，不僅要求在變電站母線進(jìn)行集中補(bǔ)償，同時也要在配電線路、變壓器和負(fù)荷側(cè)進(jìn)行分散補(bǔ)償，以實(shí)現(xiàn)無功的就地平衡。由于負(fù)荷側(cè)隨機(jī)補(bǔ)償、隨器補(bǔ)償、隨荷補(bǔ)償?shù)妊a(bǔ)償方式的不充足或根本沒進(jìn)行補(bǔ)償，10kV線路上仍存在大量的無功負(fù)荷。在10kV線路上并聯(lián)電力電容器進(jìn)行就近補(bǔ)償，減少無功在線路上的長距離輸送，降低線損，這就是本文所討論的10kV配電線路的無功補(bǔ)償。

1 10kV線路無功補(bǔ)償?shù)脑O(shè)置原則

在配電線路桿塔上并聯(lián)電容器，以實(shí)現(xiàn)對線路無功補(bǔ)償?shù)姆绞?，需同時考慮線路補(bǔ)償點(diǎn)的個數(shù)、補(bǔ)償點(diǎn)的位置以及補(bǔ)償容量。下面以一條普通的10kV配電線路的干線運(yùn)行情況為例，說明補(bǔ)償點(diǎn)數(shù)量、位置及補(bǔ)償容量的確定原則。

1.1 補(bǔ)償位置的確定

無功補(bǔ)償裝置安裝地點(diǎn)的選擇應(yīng)遵循無功就地平衡的原則，盡可能減少在主干線上傳輸?shù)碾娏?。電容器組在10kV線路上裝設(shè)位置的計算公式：

Li=2i/（2n+1）L

式中：L為線路長度；n為電容器組數(shù)；Li為第i組電容器的安裝位置距線路首端的距離；i=1，…，n。

1.2 線路無功補(bǔ)償容量的確定

配電線路安裝電容器組的容量選擇是按最大限度降低線損的原則來確定的。對于一般情況而言，當(dāng)該配電干線中有n個補(bǔ)償點(diǎn)時，得到第i個補(bǔ)償電力電容器補(bǔ)償容量的計算公式：

Qi=2iQ/（2n+1）

式中：Q為線路首端傳輸?shù)目偀o功功率。

1.3 補(bǔ)償點(diǎn)數(shù)量的選擇

第i個補(bǔ)償點(diǎn)的網(wǎng)損降低率：

η=[1-1/（2i+1）2]×100%（i=1，2，3，

…，n）

根據(jù)上式，得到網(wǎng)損降低率隨10kV線路中補(bǔ)償點(diǎn)個數(shù)變化的曲線如圖1所示：

圖1

由圖1可知，隨著補(bǔ)償點(diǎn)的增多，網(wǎng)損降低率越高，補(bǔ)償效益逐漸提高，在n=4時，網(wǎng)損降低率的增加已經(jīng)變得很小，因此配電線路的補(bǔ)償點(diǎn)一般不多于4個。

10kV線路補(bǔ)償電容器裝置一般安裝在戶外電桿上，一般不設(shè)自動投切裝置，所以進(jìn)行的是固定補(bǔ)償。因此補(bǔ)償?shù)碾娙萜魅萘繎?yīng)選擇為線路流動的最小無功負(fù)荷，以避免無功倒送，所以應(yīng)先實(shí)測用電低谷時的無功負(fù)荷，以得到線路的最小無功負(fù)荷值，再確定無功補(bǔ)償容量。根據(jù)以上公式和原則，可總結(jié)補(bǔ)償點(diǎn)數(shù)量、位置及補(bǔ)償容量的關(guān)系如表1（Q為該線最小負(fù)荷時無功功率值，L為線路總長度）：

由表1可見：配電線路上安裝的電容器數(shù)量越多，網(wǎng)損下降越明顯，但同時也增加了投入的費(fèi)用，對運(yùn)行維護(hù)造成影響。而且隨著電容器組數(shù)的增加，增加單位補(bǔ)償容量對應(yīng)的網(wǎng)損降低率減少，所以對于一般負(fù)荷均勻的配電線路，安裝一至兩組電容器為宜。

總的來說，配電線路上無功補(bǔ)償裝置可按以下三點(diǎn)原則來配置：（1）在負(fù)荷較重的10kV配電線路的支線上，可各安裝一組電容器，裝設(shè)地點(diǎn)在距支線首端的2/3處，補(bǔ)償容量設(shè)置為該支線無功負(fù)荷平均值的2/3；（2）在干線距首端2/3處裝設(shè)一組電容器，容量為經(jīng)分支線補(bǔ)償后全線剩余無功負(fù)荷的2/3；（3）10kV線路補(bǔ)償?shù)闹攸c(diǎn)是長度較長的線路和負(fù)荷較重的線路，主要針對干線超過12km的，超過經(jīng)濟(jì)電流密度的配電線路進(jìn)行補(bǔ)償。對于那些負(fù)荷小的線路（鐵損70%以上）暫不宜安裝，以免深夜負(fù)荷小電壓過高時增加鐵損，從而增加

線損。

4 效益分析

以下選取白坭供電所的部分10kV線路作為實(shí)例，分析無功補(bǔ)償在10kV線路上的應(yīng)用效果和實(shí)際效益。白坭供電所的白坭變電站10kV金竹線、龍池變電站10kV甪里線屬于公用線路，主要以居民用戶為主，線路較長，用戶數(shù)較多，用電高峰期線路負(fù)荷較重，損耗較大，經(jīng)常有用戶反映電壓低的問題。

為此，在白坭變電站10kV金竹線的主干線安裝兩臺無功補(bǔ)償設(shè)備，負(fù)荷較重的分支線上安裝一臺無功補(bǔ)償設(shè)備，共3個補(bǔ)償點(diǎn)；在龍池變電站10kV甪里線主干線上安裝一臺無功補(bǔ)償設(shè)備，負(fù)荷較重的其中一條分支線上安裝一臺無功補(bǔ)償設(shè)備，共2個補(bǔ)償點(diǎn)。2010年8月對白坭變電站10kV金竹線、龍池變電站10kV甪里線的無功補(bǔ)償設(shè)備使用情況和用電負(fù)荷情況進(jìn)行測試、計算。其中，白坭變電站10kV金竹線的功率因素由補(bǔ)償前的0.9提高到補(bǔ)償后的0.95。實(shí)際降低損耗50687kWh，按每月0.62元/kWh的電價計算，實(shí)際經(jīng)濟(jì)效益31426元；龍池變電站10kV甪里線的功率因素由補(bǔ)償前的0.89提高到補(bǔ)償后的0.95。實(shí)際降低損耗26287kWh，按每月0.62元/kWh的電價計算，實(shí)際經(jīng)濟(jì)效益16298元；龍池變電站10kV甪里線主要是農(nóng)村負(fù)荷，線路較長，線路末端電壓較低。安裝無功補(bǔ)償設(shè)備后，經(jīng)測試，提高了0.38kV電壓8V左右，減少了用戶電壓低的報障情況。

可見，無功補(bǔ)償對提高電壓質(zhì)量起到了顯著的效果。無功補(bǔ)償不僅能夠降低線路損耗，而且是一種有效的可行的調(diào)壓措施，對10kV線路乃至整個電力系統(tǒng)都起到積極的作用，帶來了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

5 結(jié)語

10kV線路的桿上無功補(bǔ)償和變電站集中補(bǔ)償、配變低壓補(bǔ)償、用戶側(cè)就地補(bǔ)償都是電網(wǎng)無功補(bǔ)償?shù)闹匾a(bǔ)償方式，10kV線路的桿上固定補(bǔ)償以線路無功負(fù)荷作為補(bǔ)償對象，補(bǔ)償效果較好、設(shè)備利用率較高、投資較小，但因?yàn)檠a(bǔ)償設(shè)備安裝于桿上，維護(hù)起來不太方便，同時易出現(xiàn)保護(hù)不易配置等工程問題。隨著科技的進(jìn)步和電力系統(tǒng)的發(fā)展，未來將會出現(xiàn)更多新型的、多功能的無功補(bǔ)償設(shè)備，如近年的諧波無功補(bǔ)償裝置等，使電網(wǎng)的無功補(bǔ)償方式更合理、更經(jīng)濟(jì)、更安全。

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（責(zé)任編輯：秦遜玉）