有关6KV配电线路无功补偿技术的研究

摘要：我国电网结构中的6kV配电线路大部分属于树状结构形式，整体供电半径长，分支元素众多，在运行过程中，配电线路极其容易出现高线损率的现象，不仅不利于保障整个配网系统的经济运行，而且还会在很大程度上增加配电网运行的成本。采用合适的方式对配网进行无功补偿，降低电力系统中的有功功率损耗，提升系统的功率因数和设备利用率，对确保电力系统稳定运行有着重要意义。

关键词：6kV；配电线路；无功补偿技术

1电压损失产生的原因

配电线路在传输功率时，电流将通过线路的电阻、电感的感抗上产生电压损耗△U，假如始端电压为U1，末端电压为U2，则电压损耗计算公式为：

式中：P-线路传输的有功功率（kw）；Q-线路传输的感性无功功率（kwar）；Ue-线路额定电压（kv）；R、X-线路的电阻、线路电感的感抗（Ω）。电压损失包括有功电压损失PR/Ue和无功电压损失QX/Ue，油田电网中的每条6kV配电线路输送的有功功率P基本保持不变，而线路的电阻R、感抗X为定值，无功电压损失越小，总的电压损失△U就越小，电压质量就越高。当配电线路安装容量为QC的并联补偿电容器后，线路的电压损耗为：

可以看出，在6kV配电线路安装无功补偿装置后，线路传输的无功功率就会变小，相应地就减少了配电线路电压的损耗，从而提高了配电网的电压质量。

2分析6kV配电线路滋生功率损耗问题的原因

2.1无功补偿原理论述

以油田电网为例，油田电网中的6kV配电线路中配电变压器和异步电动机属于感性负荷，无功补偿就是把电容器并联于6kV配电线路中，能量在感性负荷和容性负荷之间进行交换而不消耗。也就是感性负荷所需要的无功功率可由容性负荷输出的无功功率补偿。它的原理电路图如图1。如图，电感线圈在交流电路中用以建立磁场的无功能量，就可以在与电容之间的往返振荡中获得，如果在QC=QL，无功功率则就地平衡，从而避免了无功电量在电源与负荷之间长距离交换而产生能耗和电压降，电源就可以向更多的提供电能，提高了电源的利用率，这就是无功功率补偿原理。

2.2电容器组安装位置确认

6kV配电线路连接的变压器分布区域广泛，但是变压器的容量基本维持在100kVa范围以下，其负荷延展存在一定的规律，这样能够辅助不同电容器组容量优化配置和安装地点确认工作。在环形供电网络中实现结构安装时，由于线路整体配备两个以上的联络开关线路，正常情况下只需选取一个经济功率断开点实施运行，所以电容器被直观地安装在配电线路主干线负荷密集位置上，或者在负荷密集区域分支线路上进行分散安装，此类补偿模式设置在无功负荷中心，能够满足就地测量和补偿的功能条件，并且避免系统无功功率的灌入，升压降损的应用实效较为明显。

3分析杆上无功补偿模式

油田6kV配电线路均采用杆上无功补偿方式，主要是针对油井变压器较多、供电半径较长的6kV配电线路所需的无功功率进行补偿，这种补偿方式具有投资小、回收快、补偿效果较高、便于管理和维护的优点，适合于功率因数较低且负荷较重的长距离油田配电线路。电容器组并联安装在架空线路的杆塔上，接线简单，每相只配置一台电容器装置，从而降低整套补偿设备的故障率，保护方式采用熔丝和氧化锌避雷器作为过电流和过电压保护。某油田配电线路2011年安装了20台HWX-10-1型线路无功补偿装置，该装置能够根据线路电压、无功和功率因数对线路并联电容器实现自动跟踪投切，可通过整定运行参数任意调节控制范围，有效抑制“欠补”、“过补”现象，确保电网功率因数稳定在固定范围；还具备失压保护功能，在线路突然停电时能够立即切除电容器，并在一定时间段内闭容器再次投入，避免线路重合闸后电容器带电投入对电网造成冲击。

4分析6kV配网的无功补偿措施

4.1线路补偿措施

在6kV配网中的并联电容器通常存在远离变电站的情况，导致控制成本与维护工作量的增加，因此需要对线路中电容器的布局、配置进行优化。优化线路补偿可从以下措施进行控制：如需进行单条配电线与单台电容器的配合，则每一相只配备一台电容器，应安装在距离线路首端约2/3处，降低补偿设备的故障发生率同时降低安装成本。如需要安装两组电容器，则第一套电容器应安装在距离线路首端约2/5，而第二台电容器则为4/5处，以此类推，电容器与电容器之间保持一定的间隔。此外，控制电路中的补偿容量，每台电容器的补偿容量应为补偿总容量的1/3，从而保护用电设备的安全。将复杂线路保护方式简化，可用熔丝做过流保护，氧化锌避雷器则作为过电压保护，提高线路安全。

4.2降低线路的电流的措施

降低6kV配网中的电流，能提高无功功率，减少损耗。降低电路电流可通过装配配电变压器、增加电网电压运行功率及规划导线横截面积3个主要的方式进行。针对于当前6kV线路过长、负荷过大等问题，可根据不同地区的负荷情况规划合适的配电装置安装位置同时减小供电半径，将6kV电源引至负荷中心，降低电网输送的电流。增加电网电压，运行功率在负荷高峰期将电压调高，从而降低线路电流，提高运行能力。6kV配网中普遍存在线路老化，电流输送能力差的情况，在更换电线的同时要根据负荷情况选择合适的导线截面。根据地区的用电需求，科学预测6kV配网的发展需求，以导线经济电流密度为导线横截面的选择基础。通过控制导线横截面积的方式调配电流，在满足区域用电设备需求的同时实现可持续发展。

4.3终端装置补偿措施

在油田低压配电网的电力输送中，无功功率的供需不平衡尤為明显。油田单井用电设备较为分散，负荷波动大，电线耗损也相对严重。终端补偿是一种可单独补偿的方式，位于电网末端能直接为广大低压配电网用户提供无功率，降低6kV配网中的无功功率的耗损，满足用电需求。终端补偿方式需要根据用电设备的具体情况选择合适的补偿装置。如企业、厂矿等的发电机应采用随机补偿的方式，因其容量大且用电设备长期使用，因此补偿装置的规格可用常规的补偿装置；而负荷小、浮动大、分散的用户用电设备则采用体积小、易安装的新型终端无功补偿装置，控制成本。通过优化终端装置，保持6kV配网无功功率补偿平衡。

5结语

总之，作为电力系统重要组成部分之一，配电网的合理的无功补偿方案往往直接关系到整个电力系统的安全性、可靠性和经济性，因此，在配电网的规划建设过程中，要科学合理规划无功补偿技术，发挥其性能，以促进供电企业健康发展。

参考文献

[1]朱泽宇.无功补偿技术应用中存在的问题[J].农村电气化.2015（07）

[2]童亚.无功补偿技术在电气自动化中的应用[J].电子技术与软件工程.2014（06）

作者简介：杨波（1985.10.1），男；辽宁锦州；满族；大学本科；工程师：队长：研究方向：电力工程。

（作者单位：辽河石油勘探局有限公司电力分公司欢喜岭供电工区）