简析10kV及以下配网电容无功补偿及其节能

简析10kV及以下配网电容无功补偿及其节能

韩延升

（北京凯盛建材工程有限公司100024）

摘要：随着我国人民生活水平的不断提高，各种家用电器相继出现在人们的日常生活中。这些电器在为人们带来便利的同时，也使电能的消耗随之增加。为了节约电力能源，解决供电紧张的局面，我国相继采取了一系列措施。

关键词：10kV；配网电容；无功补偿；节能

一、10kV及以下配网无功补偿的主要难点

1.1线路组合十分复杂

对于10kV及以下配网的线路结构来说，大多利用闭环设计、开环运行的结构体系，在正常工作的前提下，各个变电站供电都是需要相互独立的。比如在线路组合方面，配电网是需要利用直接分配的方式将电能分配给用户进行使用，一旦运用多样化的线路组合模式并选用较多的负荷节点进行无功补偿的话，即使可以取得较好的补偿效益，提升了供电的质量，也会使得配电网的复杂程度大幅度增加，进而使得所运用的无功补偿方式的优化整合算法更加复杂，这样就容易造成无限补偿面临更大困境的局面，必须引发相关部门深思。

1.2约束条件众多

对于10kV及以下配网来说。它的约束条件除了需要考量基本的功率平衡以及电压约束等限制性条件以外，还需要针对其它各式各样的客观约束条件引起重视。比如，有些地区虽然位于配电网潮流计算后可以作为变电站的最佳位置，却又因为该地域人口居住密集就难以架设供电线路，这样就会使得无功补偿工作很难发挥应有的效果。另外，一些较为常见的约束条件当中环境因素、能源问题、线路损耗问题、线路容量问题等都显得十分关键，必须引起相关部部门重视，只有经过了统筹考量才有可能制定出最为合理的无限补偿方案。

1.3相关因素短期变化较大

与输电网建设比较起来，配电网通常需要直接面对广大用户，不管是负荷增长方式和速率，还是供电地域电网的实际分布情况，在短时间内都具有较大的变动性存在。所以，在进行配电网近阶段无功补偿工作时，必须针对该地域的长期发展引起充分重视，这样可以为以后实时应对各种变化时，能够做出调整奠定坚实的的基础。

二、10kV及以下配网电容无功补偿方式

2.1晶闸管控制电抗器无功补偿方式

如图1所示，展现的是晶闸管控制电抗器无功补偿方式示意图，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。

2.2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。

2.3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。

三、无功补偿的实际节能方案概述

3.1确定线路的实际补偿容量

在进行配电路无功补偿装置容量确定时，需要事先在最大限度上减少线路损耗并将其作为设定原则。通常来说，无功补偿装置的容量设置在平均无功负荷的2/3为最好条件，所以，在进行无功补偿装置安装时，需要优先针对安装线路的实际负荷值进行较为全面的调查、探究，这样就能够确定好无功补偿装置的实际容量范围。

3.2确定补偿装置的安装位置

在无功补偿装置位置选用时，首先需要遵循无功就地平衡的准则，同时在装置安装过程中，还要考量配电线路上的无功电流大小，最好可以做到尽量降低的要求。通过长期的实践和相关研究发现，每一条配网线路上安装一台无功补偿装置时最好，它的最优位置大概在符合的2/3处附近。只有做到了针对电容器的位置合理选用和无功补偿容量的确定这两点，才能在一定程度上降低配电网运行进程线路损耗，同时也可以有效地改良电压质量，使其达到满足社会经济发展进程中对电力供应的实际需求。

结语

配电网作为电力系统当中极为重要的一环，它的无功补偿方案的优良程度往往对于电力系统的安全、可靠运行以及经济性能有着决定性的作用，与此同时，我们还必须深刻意识到各式各样的无功补偿方案都有着自身的局限性存在，如何在众多的方案中择优选用出最为科学有效的无功补偿方案才是应该高度注意的问题，它值得相关部门的工程人员引起深思，只有这样才可能为国家电网的可持续发展奠定坚实的基础。

参考文献：

[1]黄立.探究10kV及以下配网电容无功补偿与节能分析[J].科技与创新，2014.

[2]王庚良.10kV配电系统无功补偿技术与经济性研究[D].华北电力大学，2014.

[3]李婷婷.10kV配电网节能降损研究[D].华南理工大学，2010.