10kV及以下配网电容无功补偿与节能的相关研究

10kV及以下配网电容无功补偿与节能的相关研究

杨宇婕

云南电网有限责任公司大理城区供电局，云南大理 671000

摘要：现如今，电能已成为全社会不可缺少的一类能源资源，电能的生产与管理也成为影响社会进步与发展的一个重要因素。调查发现，我国多地10kV及以下配电网普遍存在比较严重的线损问题。为此本文运用调查法、文献法对10kV及以下配网的线损影响因素做简要分析，其次就10kV及以下配网电容无功补偿与节能措施进行详细探究，以供借鉴与参考。

关键词：10kV及以下配网；无功补偿；节能措施

我国中低压配网规模庞大，运行环境相对复杂，再加之建设与管理规划不是十分完善，因此线损问题比较严重。有研究表明，中低压配网的线损占了总线损的70%^【1】。巨大的线损不仅影响了电网安全，更导致社会能源枯竭程度加剧，生态环境加剧恶化。因此，加强10kV及以下配网线损管理，提高10kV及以下配网节能水平已经刻不容缓。立足这一背景，下面首先就10kV及以下配网线损影响因素做简要分析。

1、 10kV及以下配网线损影响因素

1.1无功补偿

研究表明，无功补偿对线损具有影响。在电力网中，无功补偿先影响无功输送，使电流发生变化。因为电网的线损与电流的平方正正比，因此当无功补偿对无功输送产生影响时，其也会对线损产生影响。无功补偿影响线损的方式主要有三种，分别是补偿装置分布影响线损，补偿容量影响线损以及补偿方式影响线损^【2】。

1.2系统功率

根据有关研究可知，线路损耗率与系统的运行电压成反比^【3】。在系统运行过程中，若实际电压与额定值之间出现较大差异，那么电网的功率损耗也将增加。并且随着运行电压的增大，相应电压等级的线路损耗率会有所减小。除运行电压外，线路的负载率也会影响线损率。当线路参数、电压、功率因数等保持一定时，传输功率与线路损耗率之间呈现出正相关的关系，当线路负载率增加时，损耗功率绝对值与线损率也会明显增加。变压器的负载率同样会对线损产生影响。有研究表明，当变压器负载率处于一个较低的水平时，变压器的损耗以空载损耗为主；当变压器负载率提升后，线损率也会明显提升。系统的三相不平衡度同样会影响

10kV及以下配网的线损率。当三相负荷不平衡度增大时，线损也会增大。经调查发现，10kV及以下配网中的三相不平衡问题比较严重，这也是10kV及以下配网线损率常年较高的一个重要原因^【4】。

1.3 技术因素

导致10kV及以下配网线损率常年居高不下的原因还有电网规划建设不够完善。10kV及以下配网中，变压器耗能大、线路设计不合理、电压分配不科学，这些问题严重影响了配网的运行效率，影响了线损管理水平。据调查发现，当前一些地区的10kV及以下配网，所用的变压器容量、型号都与系统不是十分匹配，且配网中的变压器数量也不是十分合理。变压器的不正常运行导致整个配网的线损率也进一步加大。

2 、10kV及以下配网电容无功补偿措施

2.1电容器补偿原理

电容补偿也被叫做功率因素补偿或无功补偿，电容补偿经常被用于10kV及以下配网。这主要是因为，在10kV以及以下的配网中，变压器、输电线路等在运行过程中都会产生无功功率，这类属于电感性的设备会导致线路损耗加大，因此需要为其提供一个并联补偿电容器来降低线损，提高电能的有效利用率^【5】。在负荷配电变压器低侧安装一个并联补偿电容器后，变压器等电感性电气设备就能得到更多的、可供消耗的无功功率，因而电网电源向电气设备输送的无功功率就得以减少，电网中流动的无功功率也得以减少，线路的损耗由此得以降低。

2.2电容补偿方法

这里主要探讨一种基于灵敏度的远程投切电容降损方法。由于无功补偿会对10kV及以下配网的线损产生影响，因此当我们向10kV及以下配网进行远程投切电容时，配网中整条线路的潮流分布都会产生变化。为尽可能减少变动同时也达到降损目标，供电企业就可考虑运用一种基于线路总线损对负荷节点的灵敏度的远程投切补偿电容的降损方法。对10kV及以下配网采用这一电容补偿方法时，技术人员首先要对配网各节点的电压进行检查，确保各节点电压正常合理；其次是对负荷功率进行测试，确保负荷功率在正常范围内。完成以上操作后，在根据配网规模进行降损效果分析，对电容补偿方案的科学性与合理性做出判断，确保降损效果能达到预期水平后再进行具体操作。

2.3电容补偿具体操作

对10kV及以下配网进行电容补偿时，首先基于在线监测系统获得某一 10k V 线路的网络结构及线路参数、变压器参数、各负荷节点的有功功率和无功功率、首端电压等重要数据。之后假设一个条件（配网中线路上的各负荷节点都支持安装一台并联电容器）。在假定这一条件满足后，在各并联电容器未开启之前便进行潮流计算，计算时运用 python 编程软件以保证计算结果的精确性。通过计算对各节点的功率分布情况、电压变化情况以及线路损耗情况有所了解，然后再次计算当下时刻的各负荷节点已投入的低压补偿电容的电容值。结束上述计算后，采用专业的方法对线路总线损 P 对各负荷节点的无功功率的灵敏度进行计算，获得多个体现灵敏度的数据。将各数据按照从大到小的顺序排列，在负的灵敏度中选取最小的负荷节点投入并联电容器，计算潮流，判断线路总线损是否降低及其降低程度。如果通过计算与分析得出线路损耗有所降低，各节点的负荷功率与电压也没有超出正常范围，那么就可对负灵敏度第二小的负荷节点继续进行电容补偿处理，处理结束后再次进行数值计算与分析。在重复进行以上操作的过程中，一旦发现进行电容补偿后线损率没有明显降低并且各节点的负荷功率、电压等超出正常范围，就需立即撤除投入的补偿电容。

3、 10kV及以下配网节能措施

3.1优化升级配网

要想实现降损节能目标，就应采用先进的理念与技术方法对配网进行改造升级，提升配网运行能力，降低电网损耗。由于配网在运行过程中容易出现无功电流，这些无功电流会加重线损程度，因此企业可对电网运行方式、运行状态等进行优化，对电网功率进行合理配置，尽可能将电网损耗降到最低。此外，企业可对配网中的变压器等电气设备进行改进，提高电气设备的节能水平，降低电能损耗。对变压器进行节能改进时，可通过实地调查与数据采集、分析等工作了解用户用电需求，在此基础上于电网中配备与用户需求相配套的新型节能型变压器（如非晶合金心构成的变压器），从而达到降损降耗的目的。或者是企业可根据实际情况对变压器参数进行调整，让变压器的耗能问题得到改善。企业可根据具体的电力输配送需求适当调整电力负载，对变压器的运行方式进行优化，尽可能将线损率降到最低。企业可于配网中引进电力计量装置，利用高性能的电力计量装置降低电网线损，提高电能利用率。企业可运用高灵敏度的电能表代替传统电能表，并在日常做好对电能表的检修维护，从而减少电能损失，降低线损率。

3.2加强线损管理

在平时，电网企业也需要使用一些管理性措施对线损问题进行预防与控制，让节能降耗的目标能顺利实现。具体如制定巡视计划，组织专业人员定期或不定期地对区域内的线路、设备进行检查维修，及时处理问题线路或老旧设备，从而减少不必要的电能损耗。此外可在平时做好线损统计，加强对抄核收的管理，防止出现不必要的损失。

4、结语

综上所述，电容补偿是一种科学有效的降损方式，在当前背景下供电企业可按照有关标准与规范将电容补偿技术合理运用于10kV及以下配网，让配网的线损问题得到有效解决。除此之外，企业也需采取一系列管理性措施对线损率进行控制，让电力资源得到充分利用。

参考文献

[1]李宪宝,吴乃庆,付世超,王秘江,韩海军.10kV及以下配网电容无功补偿及其节能[J].化学工程与装备,2021(05):193-194.

[2]车学明.浅谈10kV及以下配网电容无功补偿与节能分析[J].装备维修技术,2020(02):156.

[3]周星.10kV及以下配网电容无功补偿及节能分析[J].低碳世界,2016(22):88-89.

[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(01):146-147.

[5]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(22):46+50.