10千伏及以下配网电容无功补偿及节能分析

徐胜春

摘 要：随着我国社会当前经济发展的速度不断提升，人们生活水平的不断进步以及整个社会电力事业的不断发展，使得电力系统网络正在日趋复杂，电器的存在大大方便了国民的日常生活。但是众所周知，大量的无功功率会形成线损，为此也就给电网企业降低了经济效益，另一方面整个社会的电能消耗速度也是在大幅度的增加。为能够进一步节约越来越稀缺的电力能源，有效缓解供电紧张问题，供电企业采取了很多针对性的措施。本文作者结合工作经验，简要分析了10千伏及以下的配电无功补偿、节能的方法和作用，希望供同行及广大电力用户参考。

关键词：10千伏及以下配网电容；无功补偿；节能效益

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.21.191

0 前言

在电力系统网络中的各个部分和各个环节以及各个设备，都会消耗掉许多的无功功率，当然这对10千伏及以下配电网也是如此，10千伏及以下配电网处于电网的最末端，如何正确的进行节能降耗和改善电压质量，对供电企业来说就需要采取相应的有效措施，搞好低压无功设备的补偿率，提高用电设备的电能利用率，改善功率因数，并且还要合理的选择无功补偿点和确定的补偿的相应容量，就可以有效的降低能耗的成本和发电的成本。但是对供电企业来说，10千伏及以下配电网的无功分布是十分严重的不合理，再加上当前电网企业在配电网中投入的补偿设备少以及投运率低等现象也是一直存在的。

1 10千伏及以下配电网络的特点

10千伏及以下配电网络是指在电力网中起电能分配作用的一类电压等级的电力网络。10千伏及以下配电网一般是由配电线路和配电开关类的设备，再加上柱上变压器以及配电箱等组成的配电网络。由于10千伏及以下配电网的规模快速增长，所以在供电企业保障用电客户正常用电的基础上，在设计时除保证用电客户供电可靠性外，还必须采用与输电网不同的无功补偿方式。

2 10千伏及以下配网进行无功补偿的意义

利用合适的补偿方式对10千伏及以下配网乃至电力系统的无功功率进行补偿，可以使得设备的无功功率稳定在适合配电网正常运行的区段值域内进行，供电企业也会在少部分的配电网中加入相应的设备，这样就能够大大的降低配电线路中无功及有功功率的损耗。

在10千伏及以下配网的实际运行过程中，不仅10千伏及以下配网的各种电力负荷在正常运行过程中也会吸收一定的无功功率，而且10千伏及以下配网中的网络元件会对无功功率产生一定的消耗，使得有功功率因流动和传输的无功功率产生损耗，对10千伏及以下配网将产生不良的影响。

3 10千伏以及以下配电网在运行过程中存在的相关问题

从我国现阶段的电网以及社会的进步方面进行分析，10千伏及以下配电网在运行过程中存在问题主要包括：

一是当前经济发展，人们对于电能的需求大大增加，配电网与用电客户的联系较为密切，这就导致10千伏及以下配电网的负荷增长速度变得越来越快，这也就导致供电企业在配电网的无功补偿方面花费的时间、精力较大，再加上10千伏及以下配网补偿设备出现问题，供电企业不能够全方位的规划10千伏及以下配电网的补偿设备。二是10千伏及以下配网的补偿方式是在附近相对集中的变电站内采用大容量的电容器进行，很容易造成无功的过补偿；再加上10千伏配电线路的路径较长，导致10千伏及以下配网的线路损耗较大。

4 10千伏及以下配网无功补偿存在困难的方面及难以解决的问题

一是配电线路的组合较为复杂。由于闭环设计的配电网络结构多为提高供电质量，10千伏及以下配电网除了考虑基本的功率平衡和电压约束等条件限制外，在考虑10千伏以及以下配电网各种其他客观条件的限制方面下的功夫及采取的措施较为欠缺，不能够形成合理科学的解决方法。虽然供电企业可以在配电网运行达到较好的补偿效果，但是对配电网的分支线路的复杂性以及施工的艰巨性同样会给出不一样的效果，因此使得无功补偿优化算法更为复杂。

二是对10千伏以及以下配电网的约束条件较多。在10千伏配电网的无功补偿，在一般的正常情况下，所有的配电线路出线的变电站在优化中一般情况下是相互独立的，但是如果采取多种组合方式的配电线路运行方式，尽管可以通过潮流计算优化的变电站选址位置，但由于人口密集，还可能会造成一些配电线路及配电设备的无功补偿工作更加的难以实现。此外，10千伏以及以下配电网常见的制约因素包括线损约束，线路容量约束等等。

三是相关的10千伏以及以下配电网因素短期变化大。10千伏以及以下配电网是直接面向用电客户的，近阶段无功补偿工作难免需要充分考虑远期发展的相关要求，在相应的供电企业供电区域的具体分布情况下，短期时间内容易产生较大的变化，另外整个配电网也需要适应各种变化做相应的调整。

5 10千伏以及以下配电网的无功补偿方式的确定

一是10千伏以及以下配电网随机补偿方式。10千伏以及以下配电网的随器补偿是将配电网中低压电容器在配电变压器的低次侧进行连接，以补偿相应的空载无功一种补偿方式。为防止电动机退出运行会产生较大的自激过电压，补偿容量要不大于电动机的空载无功负荷。随机补偿的这种形式具有用电设备运行时无功补偿投入，不需频繁调整补偿容量等优点。

二是10千伏以及以下配电网随器补偿方式。10千伏以及以下配电网的跟踪补偿一般情况下是以配电网的无功补偿投切装置作为其主要的控制装置，将低压的电容器组在大用户的低压母线上进行的一种补偿方式。

三是10千伏以及以下配电网的自动跟踪补偿方式。这种方式可以将低压侧的电容器组与电动机在运行过程中进行并接，将通过控制与电动机的同时投切方式进行相应的补偿。

6 10千伏以及以下配电网补偿方式的综合比较

通过以上分析可知，各类的10千伏及以下配电网的无功补偿方式各有其优缺点，具体说明和分析见下表，供电企业或用电客户可根据下表进行分析判断，选出合适的低压配電无功补偿装置及方式。

綜上所述，随机补偿适用于10千伏及以下配电网的补偿电动机，可较好地限制10千伏以及以下配电网无功峰荷。对于容量在50kVA及以上的专用变压器来说，采用随器补偿是非常值得的一种做法。在自动跟踪补偿与随机、随器补偿的经济性接近时，应优先选用自动跟踪补偿方式。

7 10千伏以及以下配电网无功补偿的实际节能方案

（1）确定10千伏以及以下配电网中配电线路的补偿容量。对于10千伏以及以下配电网，供电企业的相关专业人员在设计、工作以及开展无功补偿计算时一定要以最大程度地降低配电网中的线损为最佳的设置原则。在当前电网运行的一般情况下，无功补偿装置的容量最好为线路平均无功负荷的66%，在对10千伏以及以下配电网的配电线路上的无功补偿装置的容量进行设置时，在安装无功补偿装置时，一定到对待装10千伏以及以下配电网的线路的实际负荷情况进行全面的调查、分析。

（2）确定好10千伏以及以下配电网装置的安装位置。对于10千伏以及以下配电网无功补偿装置安装的位置和补偿点的容量要进行合理的规划，及时修补出现的线路损坏，保障电力能源的可持续利用，不断满足经济发展对电力能源的需求。在安装无功能补偿装置时，要以达到就地平衡为原则，减少10千伏以及以下配电网主线路的无功用电流。

8 无功补偿装置在10千伏及以下配网中的节能效果

本位作者以自己单位的10千伏以及以下配电网对无功补偿的具体事例进行了说明，对东平供电公司在无功补偿装置运用到10千伏及以下配网中的节能效果进行了简要的分析与说明，希望能够给各位同行提供借鉴与参考。东平供电公司的实际低压配电网中，有变压器的型号为S11-M-200/10。分析后配电系统一个月的运行过程得出，其功率因数已经由没有安装配电网无功补偿装置时的0.57提升到了现在安装补偿装置时的0.86，提高的幅度是相当大的，这直接给东平供电企业及用电客户带来十分显著的经济效益。

9 结束语

配电网无功补偿方案在电力系统中是非常重要的一部分，相关技术人员在进行无功补偿方案的选择时一定要依据配电网络的现实情况，科学的配电网无功补偿方案直接影响着电力系统的安全可靠性以及经济性，为此针对10千伏以及以下配电网存在的问题及难点采取合理的措施进行解决。

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