探究10kV电网无功补偿装置设计

陈南甫

摘 要：供电质量关系变电站的运行，其也被作为变电站重要的考核指标被应用。而对于电力系统运行中，为保证电力系统的正常运行，作为电力系统供电的两大指标（电压及频率）必须稳定在某一范围内。如实际所得的有功不足易造成频率降低而无功不足则造成电压降低的原理，在实施对对电压的控制是应强化对无功功率的控制与调整，以将电压稳定在可控范围值内。对于此，变电站无功补偿技术应作为电网无功补偿的重要部分为在实际供电安全保证中被应用，以确保供电线路有效运行及安全。

关键词：10kV;电网;无功补偿;设计

1 功率因素对电网供电质量的重要性及分析

關于供电部门对电费计算中中的规定，通常功率因数（COS）应控制在0.8～0.9范围内，如大于0.9，这说明电网供电质量好;而当功率因数小于0.8，则表示电网供电质量差，应采取措施。而功率因数小于0.5时，供电线路将停止供电，可见其重要性。具体来讲，功率因数对电网的影响主要有以下几点：

（1）减低电网的供电能力。如在电网供电能力一定的情况下，基于生产设备均为感性负荷的特性，为确保其能够正常的工作，则在为其提供足够有功功率的同时，必须同无功功率，以实现其正常功能。

（2）增加电网损耗。同理，在电网供电电压及负荷一定的情况下，功率因数越低则电流越大;而在供电电网阻抗越大的情况下，其电网的损耗即越大，进而造成电能的浪费。

（3）减低供电质量。如电网供电中，由于从传输电流增加，进而造成电网压降增加，则必然造成电网的电压降低。

结合以上关于功率因数对供电线路供电质量的影响可得出功率因数对供电质量保证的重要性。而采取有效的技术保证功率因数及稳压可起到关键作用。无功补偿技术则对稳压及提高功率因数发挥积极作用。

2 10kV配电线路无功补偿方式及优缺点说明

结合10kV变电站实际特点，对于无功补偿技术而言，主要有以下几种形式，如变电站不创、随机补偿、跟踪补偿等，以下将对其各种补偿方式的优缺点进行分析与说明，具体如下所示：

（1）变电站补偿。该种补偿形式主要有三个方面的用途：即提高输出电网功率因数、对供电中断进行增压、对主变压器实施无功补偿的弥补。结合以上说明，该种补偿方式主要有并联电容器、同步调相机及相关电气设备及元件组成，其便于管理特点属于其应用的一大优势，但实施效果不理想，不能起到明显的降低电网能耗的目的。

（2）随机补偿。该种补偿方式主要先通过将电动机并联在低压电容器上，后将电动机、控制装置及保护装置同时投入使用并切换，以起到无功补偿的作用。该种方式从安装较多考虑，投资小及占地空间小，且安装较为方便，不易发生故障等可在变电线路运行维护中获得较好的应用。但由于该种方式属于补偿励磁无功为主，在电动机无功补偿中应用较为合适。

（3）跟踪补偿。该种补偿方式的主要作业原理是利用无功补偿投切装置将配电变压器的低压侧了解低压电容器组，以实现无功补偿。该种补偿方式的主要优点在于能够跟踪无功负荷，使用较为方便，收效较好。但主要缺陷在于资金投入大及所需设备复杂，如某一细小元件损坏等均会对其最终的补偿效果造成显著的影响。因而对于该技术主要在大容量大负荷的配电站中使用，如专用配电变压器方面等。

3 关于10kV配电线路无功补偿应用现状及主线路无功补偿系统设计分析

3.1 10kV配电线路无功补偿应用现状分析

综合现有10kV变配电站实际情况，对于其电网运行而言，耗能大是主要的问题，而无功补偿技术的应用可解决以上所述的耗能问题，可起到节能及保证供电效率的目的。对于此，加大对无功补偿技术在变配电站中的应用是主要措施。结合现有情况，应用无功补偿技术现状主要包括以下几方面内容，具体如下：其一，设备的选择是该技术取得较好应用的关键，如设备的可靠性问题，但现有无功补偿应用中由于设备故障而造成的事故比较常见，使得该技术应用受到限制。其二，系统设计问题，如控制方式的选择等，如采取常规的控制技术很难起到应有的作用，且耗费人力等严重，不利于后续的运行管理。其三，补偿容量的确定问题，如一般情况下无功补偿容量占变电容量的20%左右，如存在其他情况，应对系统进行重新设计，以满足无功补偿要求及实现最佳效果。

3.2 10kV配电主线路无功补偿系统设计分析

从变电站无功补偿的设计来讲，其主要结构应包括以下几个组成，如包括补偿支路、采集支路、微机控制等部分。以上三个部分，在其应用中存在不同的功能。如补偿支路主要是由真空断路器、进闸管阀组及电抗器等组成。采集支路又有互感器、模数转换芯片等组成。实现对无功补偿系统的设计，其关键在于对以上三部分进行设局，具体如下：对于补偿支路的设计，其主要是通过TSC阀组来对信号实现控制，以最终达到控制对整个补偿回路控制的目的。再如刺激转换支路的设中，通过各类互感器的使用可在一定程度上起到调压及稳压的目的，已实现无功补偿控制。另外，对于微机控制，其主要使得无功补偿控制更加的自动机智能化，U如通过有效的数据采集及分析，对整个电网的供应情况进行了解，并实现对无功补偿功率的控制，可使得控制更加的安全及有效。

3.3 实施效果分析及评价

在配电网络运行中，由前面所提到的功率因数越高，则电网在供电中为用户所提供的有用功率则越大，即电能的有效利用率则越高。无功补偿设计将起到很大作用。如以某10kV供电线路来讲，该线路有功负荷为3000kW，线路总长度约5.0km，下、线路所选用的导线电阻率值为0.33/km。通过测算，在未加无功补偿设备的情况下其功率因数为0.8，通过计算，线路电压需在达到10.6kV的情况下才能保证供电线路负荷端10kV的供电电压要求。而对于此，为提高电路功率因数及减低无功功率，采用无功补偿技术对其实施改造，如将功率因数提高至0.95以上，则线路的压降为0.417kV，即比未采用无功补偿技术前有效下降，从电压、电阻与功率的关系可以得出，线路的损耗有了明显的减低，进而使得电路有效功率提高，可实现较好的经济收益及价值，可在日常线路管理中推广使用。

4 结语

电网供电质量是各供电单位控制的关键，也是这些年各电力公司重点突破的重点课题，而无功补偿的技术的应用很好解决了上述问题，对提供供电质量发挥了重要作用。本文对功率因数对供电质量的影响因素进行了分析，并对无功补偿技术在电网中的应用情况进行了讨论与分析，提出了应用价值，以便为后期该技术的应用及供电质量的保障提供参考。

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