10kV及以下配网电容无功补偿与节能分析洪涛

10kV及以下配网电容无功补偿与节能分析洪涛

洪涛王通

（南瑞集团有限公司（国网电力科学院）江苏南京211100）

摘要：随着人们的物质生活和我国的工业化程度的不断提高，我国对电力的使用越来越依赖，电力资源的消耗越来越严重。因此，必须重视电力的节能，才能有效地提高电网运行效率。

关键词：10kV及以下配网；电容无功补偿；节能

前言

随着人们生活水平的不断提高，各种各样的家用电器已经出现在人们的日常生活中。这些电器在给人们带来方便的同时，也增加了电能的消耗。为了节约电力和能源，解决供电短缺问题，相继采取了一系列措施。本文探讨了10kV及以下无功补偿和节能的方法和作用，分析了当前电力行业在我国的发展状况。

1无功补偿的意义

对无功功率进行补偿，提升电网运行过程中的有功功率的比例；降低供电设备以及发电设备的设计容量，降低供电企业的生产成本；降低电网运行过程中的线路损耗量，以此来提高线路的有功功率的运输比例，这也在一定程度上提高了供电企业在生产经营过程中的经济效益。

2对配网损耗的作用与影响

供电企业在进行生产经营的过程中，线损率是影响其经济效益的主要因素之一，尤其是农村配网供电企业，就电力企业的发展现状而言，降低电网运行过程中的线损率已经成为了所有供电企业面临解决的问题之一。对配网线路进行无功补偿，可以提升线路的功率因数，并将配网中的线损率降到最低，以此来增加企业的经济效益。

3对供电电压的作用与影响

随着社会经济建设以及人们的日常生活对供电电压的质量要求不断的提高，对电压质量提出了更高要求。供电过程中，线路中有电流在流动时，线路的首尾电压会存在一定量的差额，这就是压降，一般情况下，压降与电流的升降是同步的，因此，利用无功补偿来降低电流，可以提高线路的末端电压，从而达到提升电网运行过程中的供电质量、降低电能损耗等目的。

410kV及以下配网无功补偿的主要难点

4.1线路组合复杂

10kV及以下配网的网络结构多采用闭环设计、开环运行的结构模式，正常情况下各变电站供电优化相互独立，例如在线路的组合方面，配电网是通过直接分配的方式将电能分配到用户，如果采取多样的组合线路并选择较多的负荷节点进行无功补偿，虽然能取得更好的补偿效果，提升供电质量，但配电网的复杂性也会上升，导致所采用的无功补偿的优化算法也更为复杂，无功补偿工作需要面临更大难度。

4.2约束条件较多

在10kV配电网的无功补偿工作中，除了要考虑基本的功率平衡和电压约束等条件限制以外，而且还需要考虑各种客观约束条件。例如部分地区虽然经过配电网潮流计算后为变电站的最佳选址，但却由于该地区人群分布密集而不能架设线路，导致一些无功补偿工作实现起来较为困难。此外，常见的约束因素还包括环境问题约束、能源问题约束、线路损耗约束、线路容量约束等等。

4.3相关因素短期变化大

相较于输电网络而言，配电网是直接面向用户的，无论是负荷增长方式和速度，还是供电区域的具体分布情况，在短期时间内都容易产生较大的变化。因此，配电网的近阶段无功补偿工作难免需要充分考虑远期发展的相关要求，整个配电网也需要适应各种变化做相应的调整。

510kV及以下配网电容无功补偿方式

5.1晶闸管控制电抗器无功补偿方式

在该种补偿方式当中拥有两个并联且方向截然相反的可控性晶闸管和电感L串联组成支路之后（通常在三相电力系统当中运用三角形连接方式），再与多个电容器进行串联操作。在无功补偿的运行进程中，反向并联方式形成的可控晶闸管能够依据设定好的单相半波参数进行交流式运行，电工人员能够利用更改可控性晶闸管上的触发角度或者电容器的等效电容值，来对整个运行电路的等效电抗进行更改，这样就可以使得电感当中经过的电流与需要补偿的无功补偿容量进行一定程度的匹配。在10kV及以下配网体系当中，该种补偿方式的优点十分明确，可以依据电网实际运行情况进行适时调节，同时它的动态响应速率很快、连续性能较强，可以给电网系统提供感性以及容性无功功率。需要了解的是，在整个补偿方式当中存在的LC谐振回路也能够有效地吸收配电网络当中电力设施运行时所出现的高次谐波分量，而且自身的所形成的损耗也处于较低水准。然而这种补偿方式同样也具有一定的局限性存在，比如可能由于谐振回路自身特性而难以向超高压的电网系统供给适宜的无功补偿，反向并联的可控性晶闸管的运行维护工作也十分困难等，这就使得该种补偿方式常用于低压配电网络的无功补偿方式当中。

5.2晶闸管投切电容器无功补偿方式

对于晶闸管投切电容器无功补偿方式来说，在这整个电路当中补偿器由两个方向不同可控性晶闸管并联而成，之后再与多个电容器C串联构成无功补偿电路。它的工作理念相对于晶闸管控制电抗器无功补偿方式来说非常简单明了，只需要优先对可控性晶体管的导通参数进行设置即可，这样在某种程度上可以使得可控性晶体管两端在端电压为零时与配电系统进行连接，进而让与电容C串联的总回路中可以拥有电流存在。在该种补偿方式当中，补偿回路的端电压与电容器的组数N呈现正比例关系，这样可以给配电网实时提供无功补偿。通常来说，为了能够达到有效遏制电路突然导通后形成过大的电流冲击，还要在电容器的支路当中串联若干个数值较小的电抗器，这样就可以有效地降低电流的变动性。在日常应用进程当中，晶闸管投切电容器无功补偿方式优势较为明显，比如控制较为灵活多变、响应速率快捷、噪音较低、抗干扰性能优良、自身谐波不易形成等，另一方面，由于电路结构的多样化特性也使得电网的运行维护显得十分困难，谐波吸收能力也较为低下等缺点存在。

5.3自饱和型电抗器无功补偿方式

对于自饱和型电抗器无功补偿方式的原理来说，它的电路组成时拥有一个可投切式电容器以及一个多相的谐波补偿电抗器存在，且两者是并联而成的。在这其中，电容器可以充当改良超前功率的偏置现象，而电抗器则可以利用自身特性对无功补偿电路中的补偿幅度进行有效控制。工作人员可以通过切换晶闸管的导通角来改善饱和电抗器中电流的高低，进而达到与无功补偿电路中具体要求相适宜的效果。客观而言，自饱和型电抗器无功补偿方式与晶闸管投切电容器无功补偿方式相比，前者进行无功补偿时功率的耗费较为庞大，但在电流的超前偏置、电压的偏移幅度管控等方面的应用前景十分广泛，希望引起人们重视。

6无功能补偿的节能方法

6.1确定线路补偿容量

在无功补偿过程中，必须尽量减小线路损耗。一般情况下，无功补偿设备容量在平均无功负荷的2/3时为宜。在无功能补偿装置的安装中，应计算和分析实际的线路数量，以确定装置的容量范围。

6.2确定好装置的安装位置

在安装无功能补偿装置时，要实现局部平衡的原则，减少配电网的主线路无功用电流。最好每条线路只安装一台无功用设置。对装置安装选址和补偿点的容量进行合理规划，及时抢修受损线路，确保电能的可持续利用，不断满足经济发展对于电力能源的需要。

结语

作为电力系统的重要组成部分，合理的配电网无功补偿方案往往是对电力系统的可靠性和经济性直接影响。但也要注意不同的无功补偿方法通常有不同的限制，根据配电网络的适当的工程相关技术人员的实际情况选择无功补偿的方法，值得进一步思考。

参考文献

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[3]解德英.中低压配电网无功补偿方案的研究及实现[J].电力杂谈，2014（18）.

[4]王涛.10kV及以下配网电容无功补偿及其节能[J].通讯世界，2016（1）：146~147.