试论10 kV配电无功补偿应用

段国荣

（博罗县雷鹏电力安装工程有限公司，广东 博罗 516100）

在较低压配电网中，电压质量是衡量电力系统电能质量的重要指标之一，是创一流的必备条件，它的好坏主要取决于电力系统无功补偿分布是否合理。这不仅关系到电力系统向电力用户提供电能质量的优劣问题，而且还直接影响到电网的安全、经济运行。若无功电源容量不足，系统运行电压将难以保证，还会使电气设备得不到充分利用，从而降低网络的传输能力，并引起损耗增加。

1 10 kV及以下配电网无功管理现状

一般地，供电企业大部分采取变电站内无功集中补偿，主网功率因数较高，主网线损较低。而10 kV及以下配电网，其无功管理状况却并不乐观。

2 无功补偿方式的选择

配电网无功补偿的主要方式有5种：变电站补偿、配电线路补偿、随机补偿、随器补偿、跟踪补偿。

2.1 变电站补偿

针对电网的无功平衡，在变电站进行集中补偿，补偿装置包括并联电容器、同步调相机、静止补偿器等，主要目的是平衡电网的无功功率，改善电网的功率因数，提高系统终端变电所的母线电压，补偿变电站主变压器和高压输电线路的无功损耗。这些补偿装置一般集中接在变电站10 kV母线上，因此具有管理容易、维护方便等优点，缺点是这种补偿方式对 10 kV配电网的降损不起作用。

2.2 配电线路补偿

即通过在线路杆塔上安装电容器实现无功补偿。线路补偿点不宜过多；控制方式应从简，一般不采用分组投切控制；补偿容量也不宜过大，避免出现过补偿现象；保护也要从简，可采用熔断器和避雷器作为过流和过压保护。线路补偿方式主要提供线路和公用变压器需要的无功，该种方式具有投资小、回收快、便于管理和维护等优点，适用于功率因数低、负荷重的长线路。缺点是存在适应能力差，重载情况下补偿不足等问题。

2.3 随机补偿

随机补偿就是将低压电容器组与电动机并接，通过控制、保护装置与电动机同时投切的一种无功补偿方式。县级配电网中有很大一部分的无功功率消耗在电动机上，因此，搞好电动机的无功补偿，使其无功就地平衡，既能减少配电线路的损耗，同时还可以提高电动机的出力。

2.4 随器补偿

随器补偿是指将低压电容器通过低压熔断器接在配电变压器二次侧，以补偿配电变压器空载无功的补偿方式。随器补偿的优点是接线简单，维护管理方便，能有效地补偿配电变压器空载无功，限制农网无功基荷，使该部分无功就地平衡，从而提高配电变压器利用率，降低无功网损，提高用户的功率因数，改善用户的电压质量，具有较高的经济性，是目前无功补偿最有效的手段之一。缺点是由于配电变压器的数量多、安装地点分散，因此补偿工作的投资比较大，运行维护工作量大。

2.5 跟踪补偿

跟踪补偿是指以无功补偿投切装置作为控制保护装置，将低压电容器组补偿在用户配电变压器低压侧的补偿方式。这种补偿方式，部分相当于随器补偿的作用，主要适用与100 kVA及以上的专用配电变压器用户。跟踪补偿的优点是可较好地跟踪无功负荷的变化，运行方式灵活，补偿效果好，但是费用高，且自动投切装置较随机或随器补偿的控制保护装置复杂，如有任一元件损坏，则可导致电容器不能投切。其主要适用于大容量、大负荷的配变。

3 10 kV无功补偿装置的安装和接线

10 kV无功补偿装置安装技术要点是：①必须保证接入智能控制器的电压、电流的相位正确，才能确保投退电容器指令正确。因为在安装过程中易发生电流互感器反相、电压电流错位的情况，因此，装置安装完成，初次投入运行时，必须实测输入智能控制器的电压、电流的相序和相位。②电流互感器必须监测配电变压器的总电流，即电流互感器必须装在并联电容器之前的总路上，这样智能控制器才能感知投退电容器后的电流相位变化。③保证分补电容器与应补的单相负荷相对应，即哪一相功率因数低则应投入对应相的分补电容器。

10 kV无功补偿装置测量点的接线，主要是补偿装置的电容器组和电流的引入点，特别是电流的引入点，在实际接线中往往被忽视。电容器组的引入点，指电容器组的总进线在被补偿系统中的“T”接点；电流的引入点，指补偿装置用的电流互感器在被补偿系统中的安装点。正确的方法是：以负荷的供电电源为参考点，电流互感器的安装点必须在电容器组的总进线“T”接点电源之间，即电流互感器测量的电流必须包含流过电容器组的电流，否则，在电容器分组投、切状态中，无功补偿装置测量显示的有功、无功功率和COSφ值都不会变化，造成无功补偿装置投、切效果无法判断。这个问题若不引起重视，必然在安装过程中造成隐患和返工。

4 10 kV无功补偿装置的运行维护

首先，10 kV无功补偿装置应定期巡视维护，建议巡视周期为一个月。由于10 kV无功补偿装置大都装于户外，灰尘较重，巡视时应停用装置，进行除尘。其次，要定期采集数据并进行运行分析，建议执行周期为一季度或根据负荷变化调整。低压无功补偿装置一项很重要的功能就是能保存运行数据资料，生成各种报表。以下是对几种主要报表的介绍：

4.1 电容器动作记录报表

该报表为低压无功补偿装置最重要的报表，反映了装置中电容器投切情况，充分体现了无功补偿装置改善无功电压的效果，从表中可看出电容器投切时间、投切原因、是哪组电容器动作、动作前后对无功及电压的影响。

4.2 月电压报表

该表反映了装置安装点本月内每天相电压、相电流的最大值和最小值及其发生的时刻，可通过它了解该配电变压器基本运行状况，便于配电变压器运行档位调整、三相负荷分配等。

4.3 配电变压器负荷日报表

该表反映了每日整点时的三相电压、电流、有功和无功功率、零序电流及该时段（1 h）内的有功电量，详细反映了该配电变压器每小时运行参数及负荷状况。

4.4 配电变压器供电量月报表

该表反映了本月每日每小时的电能量，提供了极其详细的用电量及变化情况，可与电能表电能量核对，对计量错误、窃、漏电情况提供排查的手段。再次，电气设备经过长时间运行，故障的概率会逐渐提高，对于较频繁动作的低压无功补偿装置来说更是如此。装置中的智能控制器、复合开关、补偿电容器都可能发生故障，这些故障通过巡视和报表分析是可以发现的。出现故障后应及时处理，保证装置良好运行。

5 10 kV无功补偿装置的效益分析

在配电网的运行中，功率因数越高，电网中的视在功率用来供给用户的有功功率越大，线路的无功功率损耗越小，电网的输电损耗便越小。适当利用10 kV无功补偿装置提高配电网及用户的功率因数，不但可以充分提高供电设备效率，减少线路损失，改善电压质量，而且可以提高用户用电设备的工作效率，并为用户节约电能。

例如，某条10 kV供电线路，有功负荷为3000 kW，线路长4.5 km，导线型号为LGJ－95（电阻率取0.33 Ω/km）。在没有加装无功补偿装置时的功率因数为0.8。可以计算出：线路电流为216.5 A，线路电阻消耗功率为185 kW，线损率为5.83%，线路压降为0.495 kV，即母线出线电压需为10.495 kV才能保证负荷端电压为10 kV。

在加装无功补偿装置设备将功率因数提高到0.95后，可以计算出：线路电流为182.3 A，线路电阻消耗功率131 kW，线损率为4.20 %，线路压降为0.417 kV。由此10 kV线路可以看出，负荷功率因数由0.8提高至0.95，其线损率可降低1.63%。对于一个年售电量10亿kW/h的县级供电企业而言，1.6%的线损率，按均价0.5元/kW·h计算，就是800万元的经济效益。因此，低压无功补偿装置的经济效益是显而易见的。

6 结束语

总之，无功补偿对电网安全、优质、经济运行具有重要作用，无功补偿无论是电力部门，还是用户都是共同关注的问题。合理选择无功补偿方案，能有效提高系统的电压稳定性，保证电网的电压质量，提高发输电设备的利用率，降低有功网损和减少发电费用。我国10 kV配电网的规模较大，因此，10 kV配电网无功补偿对降损节能、改善电压质量意义重大。

1 郭国方.无功补偿装置在城市配网中的运用［J］.科技咨询导报，2007（06）