分析10KV线路无功优化补偿系统的应用

作者/柴宝石，国网河北省电力公司顺平县供电分公司

分析10KV线路无功优化补偿系统的应用

作者/柴宝石，国网河北省电力公司顺平县供电分公司

随着我国对电能的需求越来越大，我国电网的电能供应压力越来越紧张，10KV线路做为我国供电网络的重要组成部分，在供电过程中如果不能采取一定的措施，就会造成极大的电能损耗，极大增加了电力企业的运营成本，不符合我国节约能源的发展战略。因此，对10KV线路进行无功优化补偿技术的应用十分必要。本文对10KV线路无功优化补偿系统的必要性做出了深入的研究和分析，明确了无功优化补偿系统在10KV线路应用的重要性，并依此对10KV线路优化补偿系统进行简要的分析，提出无功优化补偿系统在10KV线路中的应用实践，以此确保电网供电质量和效率的大幅提升，推动我国的电网建设进程，使电能损耗得到最大幅度的降低，实现我国对能源节约、环境保护的战略构想。

10KV线路；无功优化补偿系统；遗传算法；应用实践

引言

随着我国用电负荷的不断增加，对无功功率的需求也有了很大程度的增长，相比于从前以照明为主的有功功率损耗，现代民众生活水平的增加，使其产生了大量的家用电器，而这也将其转变为以家用电器为主的无功功率的消耗，因此需要采取无功优化补偿系统对这部分无功功率进行相应的优化和补偿，以此确保线损的降低，确保用户电压质量，实现就地平衡的优化补偿原则。无功优化补偿系统主要通过分散和集中的形式，并将自动与固定进行有机结合，从而形成三种补偿办法，第一种是对10KV线路的母线上采取15%的主变容量来对补偿电容器组进行集中的安装。第二种是通过低压补偿电容器柜的安装。第三种是对10KV线路中所形成的众多负荷中心匹配相应符数的补偿电容器组。相比于前两种补偿办法，最后一种补偿办法的优点更高，它能使补偿装置进行高度集中，方便管理的同时，也加强了对设备的利用，并且还能对10KV线路的母线中进行补偿电容器组安装的弊病予以避免，从而使无功传输大大降低，特别是一些线路过长或功率因数不高的相关线路，通过在负荷侧通过杆上无功补偿，其见效非常明显。而无功补偿优化系统就是采用的对线路进行杆上集中补偿的办法。杆上集中补偿中的难点就在于对补偿地点的确定，补偿地点只是被局限在了负荷的节点位置，而通过杆上集中补偿，利用无功补偿装置，可以将其安装在10KV线路的任何一个非负荷节点位置上。由此，无功优化补偿系统中，对容量大小的明确和无功补偿的地点是依据非负荷节点中的补偿算法来明确的，它是以年运行费用最小做为目标函数，采用遗传算法进行计算，从而对补偿节点的位置及容量值进行得出。然后在邻域中，再次通过遗传算法公式，计算出最优的非节点补偿位置，并明确最优补偿容量数值。在上述理论基础上进行研究和论证，以工程角度进行阐述，创新出10KV线路无功优化补偿系统，这个系统集合了控制回路和电气主回路，并且高、低压元器件放置在户外箱中，实现对关联电容器组的自化动投切，并且运行性能更加可靠，成本也很经济，安装维护等都非常简便，尤其适合上柱杆上使用，从而显著提高了线路功率因数，降低了电压在运输过程中的损耗，提高了供电的质量。

1. 10KV线路无功优化补偿系统的必要性

众所周知，10KV线路所构建的电网，在运行阶段是进行有功功率传输的，但难免会存在一部分的无功功率，这部分无功功率的传输增加了电能的损耗。我们可以根据公式进行了解，其中无功功率U值的大小取决于电压损耗的大小，U值越小△S就越小。对电能损耗来说，当Z、R、B是固定值情况下，可以得到功率损耗的计算公式，即，从计算公式可以看出，当电压在一定范围的时候，电网损耗△Z是与U2R成正比关系的，无功功率U的数值越高，那么就代表电能损耗情况越大。而通过无功优化补偿系统的采用，能够有效减少这部分无功功率的传输，从而减少了电能的损耗，以此实现电能损耗降低的目的，而这也正是无功补偿系统的工作原理。无功补偿系统主要是利用在传输线路中通过安装无功补偿设备，例如并联电容器设备等，以此确保对无功功率的减少，提高10KV线路传输的可靠性，使其能够进行良好运转。并且，无功优化补偿系统还具有投资相对较少见较非常显著的优势，减少了电力企业的运营成本，并且符合国家对节能减排的战略规划。无功补偿系统的补偿方式主要分为四种，第一种是对配电线路的分散补偿方式，第二种是对用户负荷就地补偿方式，第三种是变电所集中补偿方式，第四种是负荷测的集中补偿方式。随着我国民众对用电需求越来越大，用电负荷也在日益升高，这就使得电网在运行过程中，产生了很多的无功负荷，如果仅仅只利用一种方式进行优化补偿，是很难满足我国电网对用电负荷的补偿需求的。因此，必须采取多种优化补偿方式对其进行补偿，以此才能确保无功优化补偿系统的科学性、合理性。

2. 10KV线路无功优化补偿系统的应用

2.1 关于补偿容量和补偿点的明确

10KV线路中线损的有功损耗总量，主要由两部分构成，其一是有功电流在运输和流动过程中所产生的损耗。其二是无功电流在运输流动过程中所产生的损耗。在10KV线路对补偿电容器进行安装，能够使无功电流降低，以此使这些无功电流在流动过程中产生的有功损耗降低。由此可知，对补偿容量和补偿点进行明确是达到预期目标的核心过程。当前最常采用也是技术较为完善的是利用非节点的方法形成补偿算法公式，即通过遗传算法的计算公式来对最优节点进行寻找，以此确定出最佳的经过优化的补偿点位置和补偿容量。这种计算方法是在无功优化补偿系统的费用没有增加的基础上，实现非节点补偿位置和容量的计算，这种计算方法的补偿形式，能有利提高电压，并且还能最大程度地降低线损。

2.2 关于补偿位置的明确

补偿位置的明确非常重要，它决定着预期目标能否实现，所以在进行10KV线路无功优化补偿系统的应用时，一定要对补偿位置进行明确，在安装过程中，要确保其能遵守就地平衡的选取原则，从而对安装地点进行选取。并且，要尽量对10KV线路主干线中的无功电流进行最大程度的降低，以此为目标，对补偿位置进行选取。依据相关研究和实践项目来分析，对每条线路中进行一台无功补偿柜的安装，其安装位置应该尽量在线路负荷的三分之二位置。并在安装时，还要对无功补偿的容量进行科学合理的配置，以此对电容器的最优安装地点进行明确，在安装以后，能有效实现对电压质量的改善，并且使线损获得最大程度的降低。

2.3 无功优化补偿系统的技术要求

无功优化补偿系统在进行应用实践过程中，应遵循其技术要求进行安装，总的来看，在10KV线路当中，其无功补偿的技术参数与技术要求如下：其一是对泄漏比距数值的明确，泄漏比距通常要不小于24毫米每千伏才可。其二是投切开关的安装规范，要确保高压真空接触器的安装。其三是接线的型式，应尽量选用单星型，并且保证其在接线过程中，中性点不会接触到地面。其四是电容器组带自放电电阻的检查和维修，在对电容器组带进行维修和检查过程中，应对电容器组内的所剩余的电压放电，并在五分钟以内将其从工作电压降到50伏以下才可，并保证在十分钟之内能够将剩余电压全部放出去，以此保证电容器组的操作和检修安全。其五是10KV线路用电流互感器的型号规定，要求其为LZKW—10型，并且具备开启功能。其六是无功补偿箱的箱体材质，要确保其为不锈钢，防止产生锈蚀现象。其七是对铁构件的要求，要求其在构件外面进行镀锌处理，确保铁构件不会在长期的风吹日晒中产生锈蚀。其八是对额定电压的要求，要确保其额定电压为10.5千伏左右，并且最高电压不得大于12千伏。其九是系统设备的连接处要采用铜线。其十是对电容器采取保护措施。无功优化补偿系统都对这些方面有明确的技术要求。

2.4 无功优化补偿系统的管理和维护

无功优化补偿系统的管理和维护非常重要，它影响到预期补偿效果的实现。因此，一定要做好无功优化补偿系统的相关管理工作和维护工作。这也需要我们在进行无功优化补偿系统应用时，要实现对现场进行动态管理的方式，例如观察系统设备是否依据规定的安装方法和参数进行自动投切等。如有必要，还要确保在进行补偿装置投切时，对10KV线路的电流及功率因数变化情况进行检查，是否符合预期变化范围等。通过强化无功优化补偿系统的管理和维护工作，来加强该系统的应用实践。

3. 结语

本文通过对10KV线路无功优化补偿系统的必要性进行深入的分析，明确了10KV线路无功优化补偿系统的作用和运行方式，并对10KV线路无功优化补偿系统做出了分析，从而提出了关于10KV线路无功优化补偿系统的应用实践，在应用过程中提出了对补偿容量和补偿点的明确、并对补偿位置进行了分析，提出了关于无功优化补偿系统的技术要求及管理和维护方法，以此确保无功优化补偿系统在10KV线路中得到有效应用，从而推动我国电网建设水平的进一步提高，实现电力企业低本增效的发展目标。

＊ [1]甘小勇,魏小明,冉旭明,朱永胜,时国强.10kV无功补偿方案的优化设计[J].四川兵工学报,2012,(12)：3—7

＊ [2]孙国凯,洪溯,刘永亮,乔路丽.基于GPRS和PLC的10kV线路无功补偿系统设计[J].沈阳农业大学学报,2012,(03)：11—15

＊ [3]周云成,朴在林,付立思,罗岩.10kV配电网无功优化自动化控制系统设计[J].电力系统保护与控制,2011,(02)：21—26