10kV高压配电线路无功补偿的优化计算

10kV高压配电线路无功补偿的优化计算

高峰

（北京100081）

摘要：对于降低电网的损耗和节能方面，配电网的无功补偿有着非常重要的作用，文章首先简述了10kV高压配电线路无功补偿优化的意义，然后分析了无功补偿的原则和方式，最后重点探讨了10kV高压配电线路无功补偿的优化计算。

关键词：10kV高压配电线路；无功补偿；优化计算

1.前言

随着我国经济的迅速发展，居民用电量逐渐增大，无功补偿的主要功能就是将电能消耗降到最低，对电力网络得到有效控制，使整个电力网络能够运行正常。本文就10kV高压配电线路无功补偿的优化计算进行了分析。

2.10kV高压配电线路无功补偿优化的意义

无功补偿在电网的降损节能中起着非常重要的作用，对于配电网来说，无功补偿对于配电网的安全稳定运行，意义重大。当前，在我国变电站中采用集中补偿为主的补偿方式，也就是仅补偿了变电站内的主变所需要的无功，对于具有明显降损效果，投运时间长并且有效提高了线路末端电压的线路补偿方式并没有得到广泛的应用。在线路补偿中，确定补偿位置和投切方式是非常重要的。当前，国内配电网通常采用了按电压投切及按无功功率投切的投切形式。分析配电网线路的补偿方式及投切方式，能够降低配电网的电能损耗，具有非常重要的意义。

3.无功补偿的原则和方式

3.1无功负荷补偿点一般按以下原则进行确定：

1）确定线路无功补偿方案时应遵循全面规划、合理布局、分散补偿、就地平衡和集中补偿与分散补偿相结合，以分散补偿为主的原则，以提高功率因数、损耗最小、提高末端电压、年运行检修费用最小等为目标。

2）配电网的无功补偿以配电变压器低压侧集中补偿为主，以高压补偿为辅。配电变压器的无功补偿装置容量可按变压器最大负载率为75%，负荷自然功率因数为0.85考虑，补偿到变压器最大负荷时其高压侧功率因数不低于0.95，或按照变压器容量的20%～40%进行配置。

3）配电线路上装设的并联电容器在线路最小负荷时不应向变电站倒送无功。如配置容量过大则必需装设自动投切装置。

3.2配电系统无功补偿方式

目前国内配电系统无功补偿方式主要有：

1）集中补偿，通常指装设于地区变电所或高压供电用户降压变电所母线上的高压电容器组。其优点是易于自动投切，利用率高，维护方便，事故少，能减少配电网、用户变压器及专供线路上的无功负荷和电能损耗。这种补偿方式己经被大量使用。

2）就地补偿是指电容器直接装于用电设备附近，与电动机的供电回路相并联，常用于低压网络。它使用可控硅或者机械开关作为投切开关，通过就地电压传感器控制而自动地投切电容器，在其连接点通过改变流入或者吸收系统的无功电流来改变系统的电压。

3）分散补偿是将电容器组分别装设在功率因数较低的车间或村镇终端变配电所高压或低压母线上，用来补偿无功功率，校正功率因数常见有以下几种方式：高压电容器分组安装于城乡电网10kV，6kV配电线路的杆架上；低压电容器安装于公用配电变压器的低压侧。这种补偿方式在变压器低压侧的输电线路中，分散进行电容器固定容量的补偿，克服了集中固定补偿中容量较大时的涌流过大等问题，并能有效的增大配电线网的供电能力，节电效果较好。

比较以上几种方法可以知道：集中补偿方法在变电站出线侧已经可以根据当地的年度负荷水平来确定的，是必不可少的补偿方法；跟踪补偿、就地补偿在降低线损方面效果较好，但是使用的自动无功补偿设备价格较为昂贵，维护费用高；在10kV配电线路上进行的分散补偿，具有投资小、回收快、补偿效率较高、便于管理和维护等优点；因此，在做好集中补偿的基础上，应将就地补偿、跟踪补偿及分散补偿结合使用。如果资金不多，可以着重考虑分散补偿；资金充裕，电网巡视方便可以以就地补偿及跟踪补偿为主。

4.10kV高压配电线路无功补偿的优化计算

4.1晶闸管投切电容器（TSC）的智能补偿装置

这种装备就是将微型处理器运用于TSC里面，使动态的无功补偿成为可能，它的核心部件就是一个控制器，这个控制器对功率因数进行分析和测量，使数据能够达到清晰正确，所以能更好地对无触点开关投切进行控制，同时还能储存和显示欠压、过压、功率因数的实际数据。

4.2静止无功发生器（SVG）

静止无功发生器运用了GTO，使其成为自己的构成部分，组成了自换相型的变流器。如果对方法使用得当，就能使其在对无功功率的补偿中控制谐波电流的产生。它的调节速度更快，避免了较多谐波的出现，并且不需要大容量的储能元件，同时，它还能使电压变得更稳定，在技术方面比较全面。如果真正能够把SVG运用得当，就会使无功补偿工作变得更顺利，使其在欠压的条件下的无功调节能力更强，所以应该加强对其的关注度，使其能广泛地被使用。

4.3电力有源滤波器

电力有源滤波器能在瞬间进行对谐波的有效控制，使其能够减少对电力系统的危害。同时，它的响应更加迅速，在操作中能实现对谐波与无功功率的动态补偿，并且对电网阻抗参数的影响也是十分小的。所以电力有源滤波器可以被广泛投入市场，使其真正能为电力系统的发展做贡献。

4.510kV配电线路并联电容补偿的配设

4.5.1配电线路并联电容补偿容量配置选择

遵照无功电力分层分区就地平衡原则，各级电网管理部门结合本地的具体情况，提出功率因数考核指标要求。嘉兴地区电网功率因数考核指标为：低谷时段不高于0.97及不低于0.94，高峰时段不低于0.96，且年度高峰时段合格率不低于95%，低谷时段合格率不低于85%。为此，嘉善配电网要求35～110kV系统功率因数不低于0.95，10kV系统功率因数不低于0.90。

在变电所主变10kV侧接入并联电容器组，可使10kV系统的功率因数达到0.9以上，并通过电压无功综合控制（调节变压器分接和投切并联电容器组）实现峰、谷功率因数考核指标合格率和供电电压偏差合格率双达标。由于集中电容补偿效益比配电线路分散补偿差，因此，分期分批在配电线路装设柱上式并联电容器组，以提高线路负荷的功率因数，降网节能和改善供电电压质量，提升配电系统整体的电压无功调控能力。

4.5.2电容器组安装位置的确定

1）当无功负荷均匀分布时，最佳补偿容量为无功负荷的2/3，安装地点为距变电所全长2/3处。

2）当无功负荷为递增分布时，其最佳补偿容量为无功负荷的80%，安装地点为距变电所全长7/9处。

3）当无功负荷为递减分布时，其最佳补偿容量为无功负荷的62.3%，安装地点为距变电所全长4/9处。

4）当无功负荷为等腰三角形分布时，其最佳安装地点距变电所全长5/9处。

然而配电线路的负荷分布大多是随机无规则的，且多分支，接线繁杂，其整体难以套用规范模式进行求解。但在分支路上有类似上述各种分布模式，故可把负荷分布复杂的配电线路看成各种分布类型的组合体，提出电容器组安装地点的基本要求：电容器组宜安装在配电线主干线的1/2以上处接且近负荷密集区；当有多组电容器时，宜分散安装在负荷密集的分支线路上。

5.结束语

总之，无功补偿技术是科技含量高，使用稳定的补偿设备，应该进行广泛使用，针对出现的电力系统的问题，积极并采取有效的措施，从而使电力系统的正常运行，确保电网的运作的稳定。

参加文献：

[1]胡海燕，刘健，武晓朦.配电网低压侧自动无功补偿装置安装位置的优化规划[J].继电器，2010.（19）：25-28.

[2]陈文斌.电力系统无功优化与电压调整[M].沈阳：辽宁科学技术出版社，2013.