浅谈10kV及以下配网电容无功补偿与节能分析

浅谈 10kV及以下配网电容无功补偿与节能分析

韩盛国

浙江石油化工有限公司，浙江 舟山 316000

摘要：10kV及以下配电网是指在电网中起配电作用的电压等级的电网。10kV及以下配电网一般由配电线路、配电开关设备、柱变、配电箱组成。配电网无功补偿方案是电力系统的重要组成部分。在选择无功补偿方案时，相关技术人员必须根据配电网的实际情况。本文对10kV及以下配网电容无功补偿与节能分析进行了探讨。

关键词：10kV及以下配网；电容无功补偿；节能分析

引言

在我国，各种用电设备得到了广泛的应用，特别是在农村地区，随着农业生产辅助设备和农产品加工设备的大量投入，人们对电能质量逐渐提出了更高的要求。部分农村地区由于无功功率不足，功率因数低，设备利用率降低，电能损耗增大，电能质量也受到影响。为降低网损，提高电网运行效率，实现电能的节约利用，10kV及以下配电网可设置无功补偿装置。

1 无功能补偿的原理和作用

1.1 变电站的补偿原理

电网无功平衡能有效补偿变电站。补偿装置主要包括电容器、同步调压器和静止补偿器。通过电网无功功率平衡，提高电网因数，提高终端母线电压率，补偿变电站主变压器和高压输电线路的无功损耗。补偿装置一般在变电站10kV母线上，便于管理和维护，但缺点是不能起到降低10V配电网损耗的作用。

1.2 配电线路的补偿原理

线路补偿点不宜过多，因为线路的无功补偿是通过在线路杆塔上安装电容器来实现的。一般不选择分组切换的控制方式。同时，赔偿金额不宜过大，避免过度赔偿。使用熔断器和避雷器可以避免过电流和过电压。这种方法相对简单。配电线路补偿具有投资小、管理维护方便等优点，适用于低功耗、高负载电路。但缺点是适应性差，负载补偿效率低。

1.3 随器补偿原理

它能补偿配电变压器的空载和无电，有效限制农村电网的非功能性基本负荷，实现变压器的非功能平衡，从而提高电能利用率，提高用户电能质量。这种无功补偿具有较高的经济效益，是我国最常用的补偿方式。但由于使用过多，缺点是需要长期运行和维护。

2 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法

该补偿方式由两个并联的方向相反的可控晶闸管与电感L所组成的支路（三相电力系统中一般采用三角形连结法），再并联上若干个电容器组成。在无功补偿的运行过程中，反方向并联的可控晶闸管可以根据设定的单相半波参数以交流方式运行，工程人员可以通过改变可控晶闸管的触发角度或是电容器的等效电容值，从而改变整个电路的等效电抗，让电感中通过的电流能够与需要补偿的无功补偿容量相匹配。在10kV及以下配网系统中，这种补偿方式的优势是显而易见的，不仅可以根据实际应用情况进行分享调节，而且动态响应时间短，具有一定的连续性，能够为系统提供感性和容性无功功率，整个补偿方法的LC谐振回路也可以有效吸收配电网络中电力设备运行所产生的高次谐波分量，且自身的功率损耗较小。但这种补偿方式的同样拥有一定的局限性，例如因回路的自身特性无法直接为超高压系统提供合适的无功补偿，反向并联的可控晶闸管运行维护较为困难等，故多用于低压配电网络的无功补偿。

2.2 晶闸管投切电容器无功补偿法

整个补偿器由两个反向并联的可控晶闸管与若干个电容器C相串联所构成，其工作原理相较于晶闸管控制电抗器无功补偿法较为简单，只需设置好可控晶闸管的导通参数，让可控晶闸管两端在端电压过零时刻接入到配电系统中，从而让与电容C串联的总回路中形成电流，与整个回路的端电压和投入电容器的组数N呈正相关，从而为配电网络提供无功补偿。在实际的应用过程中，晶闸管投切电容器无功补偿法具有一定的特殊优势，例如控制灵活、响应快速、噪声小、抗干扰能力强、自身不易产生谐波，但其由于电路结构多样化的特性也使得运行维护相对复杂，面对容易产生二次谐波和多次谐波的配电网络自身也容易因不具有谐波吸收能力而显得效果不佳。

2.3 自饱和型电抗器无功补偿法

其电路结构由一个可投切电容器与一个多相的谐波补偿电抗器并联组成，其中，电容器用于改善超前功率的偏置情况，而电抗器则可通过本身固有的稳定特性用于实现无功功率补偿幅度的控制。工程人员可改变晶闸管的导通角以改变饱和电抗器中电流的大小，使得电抗器中铁心工作点的磁通密度因电磁感应产生变化，从而与无功功率补偿的具体要求相匹配。与晶闸管投切电容器无功补偿法相比，自饱和型电抗器无功补偿法的损耗较大，但在控制电流的超前偏执、控制电压的大幅偏移，改善电压闪变等领域，这类补偿方法具有优秀的应用价值。

3 10千伏及以下配网电容无功补偿及节能

3.1 确定10千伏及以下配电网中配电线路的补偿容量

对于10千伏及以下配电网，供电企业的相关专业人员在设计、工作以及开展无功补偿计算时一定要以最大程度地降低配电网中的线损为最佳的设置原则。在当前电网运行的一般情况下，无功补偿装置的容量最好为线路平均无功负荷的66％，在对10千伏及以下配电网的配电线路上的无功补偿装置的容量进行设置时，在安装无功补偿装置时，一定到对待装10千伏及以下配电网的线路的实际负荷情况进行全面的调查、分析。

3.2 确定好10千伏及以下配电网装置的安装位置

对于10千伏及以下配电网无功补偿装置安装的位置和补偿点的容量要进行合理的规划，及时修补出现的线路损坏，保障电力能源的可持续利用，不断满足经济发展对电力能源的需求。在安装无功能补偿装置时，要以达到就地平衡为原则，减少10千伏及以下配电网主线路的无功用电流。

3.3 10千伏及以下配电网的无功补偿方式的确定

一是10千伏及以下配电网随机补偿方式。10千伏及以下配电网的随机补偿是将配电网中低压电容器在配电变压器的低次侧进行连接，以补偿相应的空载无功的一种补偿方式。为防止电动机退出运行会产生较大的自激过电压，补偿容量要不大于电动机的空载无功负荷。随机补偿的这种形式具有用电设备运行时无功补偿投入，不需频繁调整补偿容量等优点。二是10千伏及以下配电网随器补偿方式。10千伏及以下配电网的跟踪补偿一般情况下是以配电网的无功补偿投切装置作为其主要的控制装置，将低压的电容器组在大用户的低压母线上进行的一种补偿方式。三是10千伏及以下配电网的自动跟踪补偿方式。这种方式可以将低压侧的电容器组与电动机在运行过程中进行并接，将通过控制与电动机的同时投切方式进行相应的补偿。

3.4 将调压与降线损进行有机结合

这种有机结合方式要以降线损技术为主，降线损技术同样是具有较强调和电压的作用。而调压技术的应用具有较强的针对性，在对电源进行调压时会容易出现电线前后端电压极度差异的现象。同时，降线损的适用性较强，在电网线路的任何部位都可以进行安装，灵活性较强。

3.5 采用分级分区补偿的形式

分级分区的补偿形式可以有效提高电网运行的稳定性。我国配电网一般都是采用逐级递减的形式输送电能的，在进行动态无功补偿时也要根据各地区的电压等级进行设计，保证电网电压的平衡。在进行无功补偿装置的规划与安装时要保证各区域无功补偿的合理性和科学性，从而避免无功潮流过大出现低电压的现象。

4 结束语

总之，采用合适的方式对配网进行无功补偿，降低电力系统中的有功功率损耗，提升系统的功率因数和设备利用率，对确保电力系统稳定运行有着重要意义。

参考文献：

[1]刘凯.10kV及以下配网电容无功补偿及其节能[J].低碳世界.2017(20)

[2]王涛.10kV及以下配网电容无功补偿及其节能[J].通讯世界.2016(01)

[3]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.2016(22)