农村低压电网无功补偿探讨

郑建红,李杰峰,史磊

摘要 本文结合农村低压电网的实际，分析了农村电网无功补偿的现状，着重阐述了低压无功补偿的方法，并对无功补偿后的作用进行了分析，为农村电网规划设计人员安装无功补偿提供了有力的依据。

关键词 农村电网；无功补偿；效益分析

中图分类号TM7 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2011）43-0074-02

随着农村经济的快速发展，农村用电负荷也在快速增加，无功需求也在不断增大。农网的用户多为低压用户，而低压电网处于电网的最末端，因此对低压电网进行合理地无功补偿，不但可以保证电力系统稳定运行，减轻上一级电网补偿的压力，解决无功不足的现象，而且也可以提高电压质量，降低电能损失，提高供电可靠性，减少用户电费，因此，低压电网的无功补偿对农村电网有着重要的意义。

1 农村低压电网无功补偿的必要性

电网中，对于容量100kVA以上的客户，对客户执行功率因数调整电费。因此，客户为了达到所要求的功率因数值，大多数都安装了无功补偿装置。但是，在农村低压电网中，用电负荷容量较少，且用电季节性较强，电力负荷分散，供电距离长，峰谷悬殊，因此，大多数为综合配电变压器，并且大量配电变压器是按照季节不同，用电量不同进行配置，一般没有安装无功补偿装置，这些变压器长时间处于低负荷运行状态，消耗了大量无功。据大量调查统计，农村低压电网总的无功损耗中，配电变压器和用户的无功损耗约占84.8%。近几年来，随着损耗指标的不断提高，电网的经济运行成为了当前的一项重要的任务。

2 农村低压配电网无功补偿的方法

无功功率不宜长距离输送，无功补偿方式理论上而言，最好的方式是就地补偿，整个系统没有无功电流流动。选择合理的无功补偿方式能够有效地维持整个系统的电压水平，提高供电电压质量，通过分析比较农村低压电网的特点，可以采用如下几种补偿方式：

1）10kV以下线路上集中补偿

这种补偿采用线路补偿，即将户外并联电容器安装在架空线路上，以提高电网的功率因数，达到降损升压的目的。一条配电线路上尽量采用单点补偿，不宜采用多点补偿，以降低安装和维护费用；控制方式不设置分组投切，以免增加成本；补偿容量不能过大，否则，由于用电峰谷悬殊，将会导致配电线路在轻载时过电压和过补偿现象；保护装置和接线也要简单，每相只配置一台电容器装置，以降低整套补偿设备的故障率，同时要防止电容器安装后产生谐振现象。

2）0.4kV母线的跟踪补偿

这种补偿方式是将补偿电容器组连接在配变或用户配电所的0．4kV母线上，通过跟踪负荷变化进行补偿。采用无功补偿自动投切装置，可以较好地地跟踪用户无功负荷变化，且运行方式比较灵活，运行维护工作量较小。

3）电动机随机补偿

随机补偿是将低压电容器组与电动机进行并接，通过控制、保护装置与电动机同时投切。这种补偿方法不需频繁的调整补偿容量，而且投资少、运行方式灵活、配置方便、安装维护比较容易。

4）随器补偿

随器补偿，是指低压电容器通过低压熔断器接在配电变压器的二次侧，以补偿变压器空载无功的一种补偿方式。随器补偿方式能有效地补偿配电变压器的空载无功，实现就地平衡，这也是目前补偿配变无功最经济有效的手段。

3 无功补偿方式在农村低压电网中的作用分析

采用无功补偿装置，合理选用无功补偿设备，在农村低压电网中可以发挥重要作用。

1）提高功率因数，降低线损

农村电网在运行中，由于运行着大量非线性负载，这些负载不仅要消耗有功功率，还要消耗一定的无功功率。负荷电流在通过线路或变压器时，会产生一定的功率与电能损耗。

其中：P为有功功率（kW），U为额定电压（kV），R为线路总电阻（Ω）。

提高负荷的功率因数与线损降低率关系可以用下列简单关系式表示。

其中，为补偿前的功率因数，为补偿后的功率因数。

由此可算出当负荷的功率因数由0.7提高到0.85时线损可降低32％。所以，在受电端采用无功补偿方式，就可以减少负荷的无功功率损耗、提高功率因数和降低线路损耗。

2）改善电能质量

电网中无功补偿设备的合理配置．与电网的供电电压质量关系十分密切 台理安装补偿设备可以改善电压质量。

负荷电压损失U简化计算如下

其中：U为线路额定电压（kV），P 为输送的有功功率（kW），Q为输送的无功功率（kVar），R为线路电阻（Ω），X为线路电抗（Ω）。

由上式可知当电力网输送的有功功章一定时输送的无功功率愈大网络的电压损失愈大到用户的端电压就愈低．

安装补偿设备容量QC后．线路电压降为△U，计算如下．

很明显，，即安装补偿电容后电压损失减小了，由上式可得出接入无功补偿容量Qc 后，电压升高计算如下：

由于越靠近线路末端线路的电抗X越大 因此从上式可以看出．越靠近线路末端装设无功补偿装置效果越好。

3）增加农网的有功传输能力，提高电源设备利用率

在设备容量不变的条件下，提高功率因数，可以少送无功功率，多送有功功率，多送的有功功率△P计算如下：

如需要的有功不变, 则由于需要的无功减少，因此所需要的配变容量也应相应地减少，△s计算如下：

安装无功补偿设备，可使发电机多发有功功率。系统采用无功补偿后，使无功负荷降低，发电机就可以少发无功，多发有功。

另外，还可以通过提高配电线路的供电能力、改善设备运行状态，延长设备的使用寿命、减小农网电源设备容量，节省设备投资、减少农村用户电费支出等方式，提高有功功率，减少无功功率输送，降低费用。

4结论

农村低压电网中采用无功补偿技术，从根本上提高了电网的运行电压，同时还有利于降低电网的有功损耗，提高电网的经济运行能力，希望在当前农村电网改造建设中积极采用。为广大农村用户节省了电费开支，提高了农网安全、可靠和经济运行水平，将扩大农村电力消费市场，促进农村经济迅速发展。

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