10kV城市配网无功补偿优化设计的研究

喻光礼

摘 要：无功电力对于供电系统的正常运行存在着直接的影响，在供电实践中，需要采取措施有效的解决无功补偿所存在的问题，对于电力的发展影响深远。

关键词：10kV；城市配网；无功补偿；优化设计；研究

引言

电力系统在正常运行中通过使用无功优化以及无功补偿的方式能够有效的降低电网运行中的线损，同时可以全面提升整个电网系统的安全性，这也是电力供电系统中未来发展的主要方向之一。本文从当前的国内外无功补偿优化设计方面进行综合的分析和研究，就当前无功补偿方面所存在的问题展开研究和分析，以更好的促进电力技术的发展。

1 相关理论

1.1 无功补偿的基本原理

在正常供电的过程中，电感负载通常都需要补偿大量的无功功率，在实践中通常有两种方法可以提供：一是输电系统，二是补偿电容器。如果是第一种情况，在设计的过程中，需要充分的考虑到有功功率，同时还应该考虑到无功功率。输电系统进行无功功率的传输，就会给整个线路与变压器带来加大的电力损耗，从而导致了电力企业的经济效益受到影响。补偿电容器可以给整个系统提供无功功率，从而还能够有效的防止电能消耗。

1.2 无功的经济补偿

根据电力系统的实际情况来分析，高压侧或者低压侧都能够实现补偿。但是低压侧的补偿会更好的降低输电过程中电能的损耗，还能有效的提升变压器、输电线路以及负载端的电压，也就是说补偿电容器的安装位置距离负载端越近，经济效益也就越高。

2 无功补偿的原则

根据实际情况综合布置，并且合理进行补偿，保证系统的合理性，主要内容如下。

保证总体与局部的平衡，要能够实现供电网络的总体平衡，同时还应该确保各个分支部分的平衡性。

集中补偿与分散补偿相结合，分散补偿作为主要的补偿方式，将整个线路中负荷集中的位置实施全面的补偿，既应该在变电站的位置上实现集中的补偿，还应该在配电线路、变压器以及用电设备位置上实施分散补偿，从而可以确保整个线路内实现平衡性，降低长距离输送所存在的电能损失。

降损与调压相结合，以降低电能损耗为主要目的，同时还可以进行调压。该方法一般应用在远距离输电中，且分支线路多、负荷分散等线路中，该线路的能量损失量比较大。如果需要对该线路进行补偿，可以大大提升整体线路的供電能力。

供电部门与用户补偿结合在一起，从供电实际情况来分析，当前的无功消耗有60%都出现在变压器上，其他的部分则存在于用户中，如果二者结合起来，可以有效的方式轻载或者空载的过时补偿的存在，补偿的效果也就难以显现，效果也不是很好。

3 10kV城市配网无功补偿优化设计

从上文中的总结可以了解到，无功补偿对于10kV城市供电网络来说是很重要的，其优势主要有以下的几点：

（1）需要确定的无功补偿因素。要想对10kV配电线路进行无功补偿的优化处理，就应该分析其具体有哪几个方面的影响因素。

（2）无功补偿点的确定。为了加强线路管理、减少维修量，可以在每条的馈线中合理的确定补偿点，根据要求数量不能少于5个；

（3）从最小负荷方式入手，来准确的确定无功补偿容量参数。从当前的10kV配电网络的实际情况出发，很多的无功补偿都是由明确规定的，不能随意调整，所以要想有效的避免存在配电网的倒送无功的现象存在，就需要选择使用最小负荷方式计算潮流，以补偿点流出的无功量来确定参数，从而可以实现城市配电网系统的整体优化，保证供电的顺利进行；

（4）负荷超出了一定的要求，需要适当的增加补偿点。城市配电网实施无功补偿的过程中，补偿的容量需要根据最为负荷进行确定，然后在在整个网络的负荷运行之下进行检查，保证其能够满足供电的需要。对于某点位置上的电压超出规定的值时，应该根据具体的情况增加补偿点来进行调节，需要在制定的位置上进行补偿，通过数据的计算确定补偿值，最终以满足了电压的要求为止。

4 无功补偿方式的选择

为了有效的保证电网功率因数符合要求，可以根据需要来选择变电站集中补偿的方式来适当的提升该数据。如果城市配电网线路只存在低压系统，通常为下面两类：第一，在设备容量较低且线路的负荷参数相对来说较为问题，此时可以通过低压集中补偿与就地补偿的方式来实现；第二，容量超出了一定的范围，负荷也严重超出，可以低压自动补偿与就地补偿联合进行，但是后者只应用在负荷严重超标的位置上，或者是整个线路中冲击较大的区域中。具体的补偿方法如下所示：

（1）随机补偿法。该方法在实践中主要是应用电动机与低压电容器连接起来，然后在通过采取合理的方式进行设备的控制实现与电动机同时投切，通常情况下都是使用在电动机的无功消耗方面，对于电力的使用企业来说无功负荷的补偿效果比较明显。

（2）随器补偿法。该方法在实践中需要使用低压保险装置将低压电容器与配电变压器连接，通常是位于其一侧的位置上，主要就是为了更好的进行空载无功功率的补偿。

（3）跟踪补偿法。该方法在应用实践中主要就是将无功补偿投切设备来进行整个部分的控制与保护，在通过使用低压电容器组补偿在大用户母线上一种具体的方式，其可以更好的进行无功补偿，效果也非常好。根据该方法的主要特性，其通常是应用在专用配电用户中，效果比较好，可以更好的降低线路的损耗，具有较高的经济效益。

5 无功补偿优化计算方法

社会不断的向前发展，科技水平有了较大的提升，很多新型的无功补偿优化计算方法被研发出来，对于整个电力工业来说都起到了非常重要的作用，比如粒子群算法，该方法也可以称之为粒子群优化算法，也是目前数据更为准确的一种计算方法，与遗传算法基本相同，也是随机解除法，运用迭代来获取最优解，然后在运用舒适度来获取解的品质，比遗传算法相对简单一些，可以通过计算获取当前最优解的方式来获得全部的最优参数。通过实践应用可以发现，该计算方法比较简单、数据精度比较高，已经被该领域的应用专家所重视，展现出非常明显的优势，可以更好的促进行业的发展和进步。在实践中对10kV城市配电网实施无功补偿的优化设计过程中，在一些实际情况中可以运用该方法进行计算，如果计算过程中可以通过改进粒子群算法来最终确定补偿点，从而可以更好的保证数据的精度符合要求。积极的选择更加先进的计算方法，可以更要的实现配电网络的电能消耗，促进电力事业的发展。

6 结语

近年来，我国的配电网工程建设数量持续增加，电力行业中已经逐渐的认识到供电安全以及损耗所带来的影响，并且对于该问题也提起了足够的重视。在此基础上，深入的研究无功补偿的优化，实现能源消耗的降低，提升经济效益。

参考文献：

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[2]10kV线路无功补偿技术在农网中的应用分析[J]. 刘从洪，邓晓林. 四川电力技术. 2010（06）

[3]10kV配电线路无功补偿技术探讨[J]. 杨敏. 机电信息. 2012（36）