探究10kV电网的无功补偿装置设计

郭必纯

（广州固源电力工程设计有限公司珠海分公司 广东珠海 519000）

1 引言

无功补偿装置在变电所中应用广泛的，箱变、台架变、配电房设计中均需要配置无功补偿装置，且需要满足应有的补偿要求。在箱变、台架变、配电房安装无功补偿装置，提高功率因数，从而可以满足居住区人们的持续稳定供电，进一步的降低电能的损耗，最终提高人们的生活水平以及达到节约电能的目的，因此本论文从10kV电网的无功补偿装置设计出发，尽可能的满足设计需求，从而可以提高电功率。然而在运行过程中极易导致无功功率欠补、过补等问题的出现，进而使配网系统的稳定性及安全性受到不良影响。为解决上述问题，无功自动补偿装置逐渐在10kV配电线路中得到了较为广泛的应用，为配电网电压质量的提升带来了新的契机。无功自动补偿装置具有补偿效率较高、回收较快的应用优势，在10kV配电线路中具有较高应用价值。

2 10kV电网的无功补偿装置设计的重要意义

随着社会的不断进步，人们对电力的需求逐年增长，从而造成了电力系统负荷功率负担过重，谐波源和负载不平衡，已经对人们的生活造成了困扰，急需一种新型的方法来应对上述问题，科学技术的大力发展，为新方法创造了一个比较好的前景，近些年来，国家在电子技术方面发展迅猛，无功补偿和电网谐波治理新技术取得的新突破，解决了以前很多的问题，虽然配电在电网的过程中起到重要的作用，但是损失也是极其之高的，而无功补偿在这上面可以很好的降低损耗，并且很好的提高输电质量。在传统的设计过程中，虽然充分考虑到无功优化网络以及规划，但是对操作优化上的设计却很少的进行考虑，因此本论文从10kV电网的无功补偿装置设计出发，充分发挥网内各种设备的作用，从而实现全网无功优化调度，最终提高电功率。

3 10kV电网的无功补偿装置设计的注意事项

图1 无功补偿装置

低压无功补偿装置设计的过程中，无功功率的电能质量和需量需要充分的进行考虑，无功自动补偿装置一般采用的是智能型免维护方式，此设备的优势很多，例如，可以自身进行过零投切，另一方面，还可以进行分相补偿，无功补偿装置应该安装在配电器低压的一侧，无功补偿的容量也需要根据配变容量来进行（大于配变容量的15%），在分相补偿和循环投切控制的过程中，采用晶闸管一交流接触器复合投切电容器型式，此外，在整个过程中，一般采用微处理器进行精确的测量，从而对系统进行全方面的控制。电容器的选择也尤其重要，最大程度的选择干式、自愈式阻燃型电容器，电容的偏差降到最低，温度最高能达到55℃，电容器应该选用低压塑壳式断路器，这样在一定程度上可以起到保护的作用，其次电容器进行分组的时候应该设置熔断器，任何情况下，保证供电的安全，电压质量稳定与否也直接对供电产生重要的影响，一般情况下用对称性和正弦和其他指标对电压质量进行衡量，保证供应能力的大幅度的提高以及无功补偿的电容量和频率的正常运行，这种方式的进行，通常有三种方法，分别为赔偿，补偿和地方组补偿。另一方面，电容器的并联方式优点和缺点并从，优势在于，采用武功补偿，操作简单，成本也比较低，方式灵活多变，然而，他的缺点在于系统谐波放大比例严重失调，如果情况严重的话，会出现并联谐振的危害。

4 配电网无功基本特点与现状

近些年来，国家在电网的建设和发展中投入了较大的资金，最大可能对设备进行优化和保证设备更好的运行，然而，现阶段，我国在配电网无功方面技术还达不到很好的要求，低于电网的建设和发展，其次，我国主要采用的方法是变电站二次侧集中补偿，缺乏一些必要的先进设备，再者，设备经常会出现老化的现象，无功补偿缺额大，更重要的是装备的设置安排的及其不合理，因此我国现阶段无功优化方面还是存在着较大的缺陷，配电线路方面能量也大幅度的损失，输电线路上电压特别低，亟需要对电网方面存在的问题进行解决，因此，从以上方面来讲，10kV电网的无功补偿装置缺乏自动化，补偿功能也不完善，综上所述，10kV电网的无功补偿装置的优化设计是十分必要的。

5 无功补偿装置中智能无功补偿控制器的设计要求

无功补偿装置的优化设计是有特别明确的要求的，要求输电系统达到稳定，不会存在震荡的现象，而且最重要的是要达到补偿的功能效果。因此，设备在选择的时候需要格外的注意，最好能够与电容器进行完美的组合。其次，在设计的时候需要认真分析配电系统三相的无功功率，使其满足智能化的设备要求，而且保证用户可以进行循环的智能选择。智能低压复合开关的选择也是十分关键的，一般需要满足以下要求：①在设计的过程要起到过零投入和过零关断的效果；②在设计的过程中需要保证开关起到稳定谐波和涌流的关键作用，并且一定要使能耗大大的降低，电网能够很好的进行抵抗作用，干扰的作用尽量降到最低；③需要具有锁闭保护等等。

6 配电网10kV线路无功优化智能系统的研究与实施

本论文主要针对的是10kV线路无功优化来进行讨论，10kV线路根据电压的使用情况进行分散补偿，此外根据电路的开关对电脑进行调度，设备的GPRS也要根据测得的电压来进行设计，从开关的电容指令来调整电容器的上限和下限，进而对电压以及功率因数参数进行全方面的控制。

7 无功补偿系统设计

图2 无功优化智能系统

7.1 无功补偿系统的简介

无功补偿系统主要是指的是再任何情况和情形下，都可以对设备的自身情况进行实时监控，再通过局域网，服务器系统和GPRS，从而进行补偿装置的通信连接和运行，另一方面对现场补偿装置视如何进行运行的情况从而进行控制以及获取，在数据库中，即时将访问实时的数据来进行访问。数据库中的数据将会被系统管理者进行提取和分析，最终以Excel表格的功能方式将数据自动生成报表。

7.2 无功补偿远程无线集控系统

无功补偿远程无线集控系统主要是通过遥控器从而对无功补偿系统进行一定程度的综合管理，通常情况下该项技术包括各个方面，比如运输数据，无线通讯，智能化等等，主要是通过应用智能手机芯片，电信通讯系统以及处理器等等从而对显示器进行控制。无功补偿远程无线集控系统采用的是大规模集成电路技术，此技术的优点在于微型控制，同时也可以抵抗干扰，具有十分齐全的功能，而且运行的比较稳定，操作方便，安装简便，此技术连接的软件使用也是方便简单。

7.3 系统组成

无功补偿系统主要是由上级和下级两级微机控制组成，上级负责远程监控，下级负责远程通信。从无功补偿系统的运行来观察，主要监测无功功率补偿的数据以及实时的电压等等因数，根据电力方法对能力补偿电容进行计算，从一定程度上来说，对于微机远程通信传输是比较有利的。

8 结论

图3 补偿装置电容器补偿单元

本论文主要从10kV电网的无功补偿装置设计的重要意义以及注意事项，配电网无功基本特点与现状，无功补偿装置中智能无功补偿控制器的设计要求，配电网10kV线路无功优化智能系统的研究与实施，无功补偿系统设计，10kV电网的无功补偿装置效益分析等等这几个方面来进行了详细的介绍，从而我们了解到在10kV电网的无功补偿装置设计中需要重点关注补偿点，包括补偿点的位置以及容量等等一些电力的因素，然而电力系统中补偿点的设计过程中，需要考虑许许多多的问题和因素，例如无功补偿系统要进行上下位机的数据的交换以及通过遥控通信从而对电容器进行控制，补偿点的采集主要是通过下位机进行全方位的采集，电压也在测量的过程中进行切换，数据就会进一步的进行传输到主机，无功补偿在这上面可以很好的降低损耗，并且很好的提高了输电质量，电压也是利用无功开关设备从而将数据采集过来，然后对无功功率和功率因数进行认真详细的分析，从一定程度上设计的成本大大的降低，设备也比较轻灵，将电压和电流进行同时的采集，因此，10kV电网的无功补偿装置设计，充分发挥网内各种设备的作用，从而实现全网无功优化调度，最终提高电功率。无功补偿装置达到了人们的理想收益。10kV电网的无功补偿装置在实际中已经加以利用，此设计，在节能方面有很好的效果，取得较好的节能效益。