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

張 ?。◤V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\用進(jìn)行了實例分析，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，必須嚴(yán)格按照下列幾項要求來實施：（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，同時還可實現(xiàn)對運行檢修費用的控制。

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，那么所投入的資金數(shù)量也必然會隨之增多。為了達(dá)到補(bǔ)償效益的同時，也能夠更好的實現(xiàn)對成本投入的控制，電容器組的分布點通常應(yīng)當(dāng)控制在3個范圍內(nèi)。若農(nóng)網(wǎng)線路的長度在1-5km范圍內(nèi)時，可在2/3的位置為其配置一組電容器來實現(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。在實際運用期間，應(yīng)當(dāng)結(jié)合實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，需要結(jié)合線路的實際分布情況，選取最佳的降損為原則，再通過公式計算可得。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，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作為本研究試點實施無功補(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，故選取動態(tài)補(bǔ)償聯(lián)合固定補(bǔ)償?shù)幕旌涎a(bǔ)償方式來實施補(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磁涌流。根據(jù)公式對線路1的固定無功損耗進(jìn)行計算，結(jié)果顯示，無功損耗為387kVar ，配電變壓器的勵磁涌流分別為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，計算公式如下：

根據(jù)計算結(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)行計算，結(jié)果顯示，需補(bǔ)償容量為500kVar，其中動態(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，根據(jù)實際情況，分別設(shè)置在2/7、4/7與6/7這三個部位，其補(bǔ)償容量分別為固定補(bǔ)償150kVar 、動態(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，并成功運行之后，對其運行前后12個月的應(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，并以此實現(xiàn)對電力企業(yè)社會形象和服務(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配電線路實際情況，就其線損率非常高和供電半徑非常長的特點，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)行計算分析。并對實施無功補(bǔ)償處理后的兩條線路運行前后效果進(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，同時在電費和電量節(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?。?976-），男，本科，主要從事基層供電所管理工作。