浅谈10kV配电线路的无功补偿

浅谈10kV配电线路的无功补偿

武健郭辛

（国网辽宁省电力有限公司彰武县供电分公司辽宁阜新123200）

摘要：10kv线路的杆上无功补偿和变电站集中补偿、配变低压补偿、用户侧就地补偿都是电网无功补偿的重要补偿方式，10kv线路的杆上固定补偿以线路无功负荷作为补偿对象，补偿效果较好、设备利用率较高、投资较小，但因为补偿设备安装于杆上，维护起来不太方便，同时易出现保护不易配置等工程问题。随着科技的进步和电力系统的发展，未来将会出现更多新型的、多功能的无功补偿设备，如近年的谐波无功补偿装置等，使电网的无功补偿方式更合理、更经济、更安全。

关键词：10kV；配电线路；无功补偿

110kV线路无功补偿的设置原则

在配电线路杆塔上并联电容器，以实现对线路无功补偿的方式，需同时考虑线路补偿点的个数、补偿点的位置以及补偿容量。下面以一条普通的10kV配电线路的干线运行情况为例，说明补偿点数量、位置及补偿容量的确定原则。

1.1补偿位置的确定

无功补偿装置安装地点的选择应遵循无功就地平衡的原则，尽可能减少在主干线上传输的电流。电容器组在10kV线路上装设位置的计算公式：Ll一21/（Zn+1）L

式中：L为线路长度；n为电容器组数；Ll为第i组电容器的安装位置距线路首端的距离；i一1，…，n。

1.2线路无功补偿容量的确定

配电线路安装电容器组的容量选择是按最大限度降低线损的原则来确定的。对于一般情况而言，当该配电干线中有n个补偿点时，得到第i个补偿电力电容器补偿容量的计算公式：

Ql一ZIQ/（Zn+1）

式中：Q为线路首端传输的总无功功率。

1.3补偿点数量的选择

随着补偿点的增多，网损降低率越高，补偿效益逐渐提高，在n一4时，网损降低率的增加己经变得很小，因此配电线路的补偿点一般不多于4个。10Vk线路补偿电容器装置一般安装在户外电杆上，一般不设自动投切装置，所以进行的是固定补偿。因此补偿的电容器容量应选择为线路流动的最小无功负荷，以避免无功倒送，所以应先实测用电低谷时的无功负荷，以得到线路的最小无功负荷值，再确定无功补偿容量。根据以上公式和原则，可总结补偿点数量、位置及补偿容量的关系如表1（Q为该线最小负荷时无功功率值，L为线路总长度）：

表1

由表1可见：配电线路上安装的电容器数量越多，网损下降越明显，但同时也增加了投入的费用，对运行维护造成影响。

随着电容器组数的增加，增加单位补偿容量对应的网损降低率减少，所以对于一般负荷均匀的配电线路，安装一至两组电容器为宜。总的来说，配电线路上无功补偿装置可按以下三点原则来配置：（l）在负荷较重的10kV配电线路的支线上，可各安装一组电容器，装设地点在距支线首端的2/3处，补偿容量设置为该支线无功负荷平均值的2/3；（2）在干线距首端2/3处装设一组电容器，容量为经分支线补偿后全线剩余无功负荷的2/3；（3）10kV线路补偿的重点是长度较长的线路和负荷较重的线路，主要针对干线超过12km的，超过经济电流密度的配电线路进行补偿。对于那些负荷小的线路（铁损70%以上）暂不宜安装，以免深夜负荷小电压过高时增加铁损，从而增加线损。

2无功补偿的方式

实际电网运行中，10kV配电网常用的无功补偿方式包括低压集中补偿、变电站集中补偿、杆上无功补偿及用户端分散补偿等几种方法。其中低压集中补偿是指采用低压并联电容器柜对配电变压器低压侧进行集中补偿，该电容器柜由微机控制，集中补偿可提高配电网的功率因数，降低配多的损耗，保持无功平衡，可大大提高用户的电压水平。不过需要对系统的无功功率进行改善时，该方式的实际效果不尽人意。变电站集中补偿主要是对电网的无功平衡予以改善，在变电站10kV母线中连接补偿装置对变电站进行集中补偿，该方法可提高终端变电所的电压，完善输电网的功率因数，补偿主变无功损耗，不过该方法无法降低配电网的损耗。杆上无功补偿主要是在输电线铁塔上并联电容器，通过无功补偿提高配电网的功率因数，降低线路损耗等。杆上无功补偿的主要问题在于适应性差，安装环境、自然条件等外部因素会对其灵活性产生一定制约。用户终端分散补偿顾名思义是对用户的末端实施无功补偿，以达到维持电压平衡、降低线路损耗的目的。一般情况下根据配电变压器的低压侧中最大的无功需求确定该补偿方法的安装容量，过如配电变压器放入低压负荷波动不同时段，利用该方法会导致电容器负载闲置，降低了设备利用率。

3无功补偿在10kV配电线路中的应用分析

3.1并联电容器方式补偿特点

10kV配电线路采用并联电容器的分散补偿方法进行无功功率的补偿，就这种线路安装并联电容器的补偿方式而言，它具备其他无功功率补偿方式所不具备的优势，在线路上安装并联电容器，操作简单、经费花销小，而且补偿明显、见效快。这种采用在线路上安装并联电容器进行补偿的方法特别适合配电线路距离长、功率因数不高的电力系统，因为这种配电线路在进行无功补偿时，往往需要多点进行补偿，补偿效果也比较明显，而且后续的管理以及维护工作容易开展。但是对于农村10kV配电线路来说，采用并联电容器进行无功功率补偿，存在以下几点弊端。（1）因为农村电路线路铺设距离较长，电容器只能安装在电杆上，电杆与电杆之间的距离普遍较远，对于后期电容器的维护以及管理工作的开展而言极为不利。（2）10kV配电线路电杆所处位置各不相同，环境也各有不同，电容器在电杆上的安装又极易受到环境因素的影响，因此电容器在电杆上安装工作较难完成，而且安装后的保护措施无法实施。（3）安装电容器的补偿方式，属于一种固定的补偿方式，而且将长期处于不变的状态之中。这种不变的固定补偿，适应能力不高，当线路无功功率出现较大变化时，线路电能损耗补偿得不到保障。因此，10kV配电线路在安装并联电容器进行无功功率补偿时，要尽量控制补偿点的数量，因为电容器的安装以及后期维护管理工作都不便开展，所以补偿点数量要以少为准则。而且补偿点在进行位置设定时，要时刻谨记单点设定的原则，以防多点设定出现补偿过度的现象，同时还应将补偿容量控制在较低的范围之内。

3.2无功补偿设备管理

定期检查与巡查监测并行。对无功补偿设备的维护应当采取定期检查与巡查监测并行的方式进行，定期检查应该控制在一周一次或者一周多次的频率之内，工作人员每天都需要进行范围内的巡查检测，对无功补偿设备进行一定的测试，时刻检查设备运行是否存在故障。

设备维修。当无功补偿设备出现运行故障或者接到故障报修申告时，运行人员应当检查缘由，进行事故信息记录并及时汇报，维修工作人员应当及时准照事故障碍维修流程开展事故处理工作。维修之后，应当检查测试合格之后，才可开启设备进行正常工作。

结束语

通过对无功补偿概念以及无功补偿在10kV配电线路中的应用分析，得出无功补偿对10kV配电线路甚至整个电力系统都有着极其重要的作用，无功补偿对降低10kV配电线路损耗，提高电力系统运行效率都有着最省钱、操作最为简便、见效最快的优点。

参考文献：

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[2]赵志刚.论10kV配电线路无功补偿[J].中国新技术新产品，2011，09：111.

[3]李峰.关于10kV配电线路的无功补偿技术研究[J/OL].电子制作，2014（20）.