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10kv配电网的无功补偿策略探讨
2015-04-07
摘要：10kv配电网作为我国中低压配电网中至关重要的部分，在维持国家电力系统正常运行中发挥着关键作用，然而，近年来，由于配电网中各种现代化设备的大力应用，配电网中出现了较为严重的无功功率失衡状况，致使该配电网运行受到了严重的阻碍，开展有效的无功补偿工作迫在眉睫。本文便是以10kv的配电网实施无功补偿作为主题，通过分析无功补偿的价值，谈论了无功补偿工作的几点策略。
关键词：10kv配电网；无功补偿；价值；策略
　　中图分类号：TM421 文献标识码：A 文章编号：
无功功率是维持10kv配电网中电压的稳定性以及电网持续健康运行的必要保证，一旦电网中的无功功率呈现出失衡的状况，势必会诱发电网电力能源应用效率的低下，或者是电网设备损害等问题，继而破坏到国家与的用电利益。因此，新时期，电网技术维护人员必须积极地应对当前无功功率的失衡状况日益加剧的问题，正视无功补偿工作的重要意义，采取有效的方式与策略，努力推动无功补偿工作的顺利开展，以切实保证10kv配电网的健康运作。
　　一、10kv配电网中无功补偿工作的价值分析
　　无功功率失衡问题是配电网运行中面临的较为常见的问题，若无功功率**出正常的状况，势必会造成配电网各负荷节点运行电压的降低，并增加系统的输送电流，继而使线损程度提升，降低电力能源的使用效率。若无功功率不足，便会使系统运行的功率因素降低，进而致使电压出现过大的波动，导致该系统的供电稳定性能受到威胁，不利于优化10kv配电网的综合供电服务工作。因此，对10kv配电网实施无功补偿势在必行。具体来讲，无功补偿的价值大致可以从以下几点内容来分析：
　　1、提升电能使用效率
　　10kv配电网运行状态中，配电变压器以及输电线路会不可避免地受到内部强烈电力磁场环境的影响，而难以做到传输中的电力能源向热能的转换，配网中各元件设备、线路的视在功率以及通行电流，会直接决定其转换出的热能的数量。技术人员通过将无功补偿装置加设于10kv的配电网，实施对于各电容器的并联控制，可以充分地降低该输电线路以及各设备的通行电流值，继而实现有功功耗的大幅度减少，支持电能在大程度上向热能的转换，从而可以有效提升电能的使用效率。
　　2、降低用户用电成本
　　技术人员将无功补偿装置与配电网中的电容器进行并联，可以有效降低电网中电压的波动，从而保证系统中有功以及无功二者容量的平衡，这样就可以充分提升该电网运行的稳定性，避免频繁停电或电压失稳造成的电力损耗，从而可以保证电力用户在固定的用电成本下对于电力的优化使用。同时，技术人员通过无功补偿工作提升电能的转换效率，能够使电力用户的用电能耗大幅度降低，使用户实现电力应用中的节能目标，进而有助于电力用户减少电力应用支出，推动我国电力事业的进一步发展。
　　二、10kv配电网中无功补偿工作的实施策略
　　1、无功补偿方式
　　目前，10kv配电网实施无功补偿，可以根据安装地点的不同，分为低压分组、变电站母线集中、配变电站分相等几种方式。各种补偿方式的适用状况大致如下所示：
　　1）低压分组。低压分组补偿是对高压线路补偿的补充，一般为400v的低压，主要用于对配电线路以及线路负载进行直接补偿，此种方法具有的补偿效果更为显著。首先，对低压配电线路分散进行无功补偿，能有效提高配电网的供电能力，可根据负荷容量，相应开启或停运数组补偿装置，以防过补，投资较为经济，但需要人工反复投、切，操作不当易造成过补或嵌补。其次，对线路负载设备进行就地无功补偿，节电效果好，占位小，但利用率低，且由于生产环境恶劣或频繁操作设备较易损坏电容器。鉴于高压补偿方式只能够实施对于输电线路中无功电能的减少，以提升其电能的有功功率，而难以达到对于各补偿点线路负荷的补偿，因此，低压分组的补偿方式也得到了不少技术人员的喜爱。
　　2）母线集中补偿。此种方式应用于变电站内部，以10kv电网中母线的功率因素以及电压作为依据，为无功功率补偿确定透切的时间，补偿装置包括静止补偿器、并联电容器以及同步调相机等。一般来讲，电压互感器透切的电压标准为10kv，在电压处于9.8kv的状态时，要开始进行补偿，而达到11.5kv时，则要进行切除补偿。同时，技术人员为避免线路中送电电压**出标准的10%，技术人员还要为电容柜加设延时继电器，以避免断路器过早做出动作，继电器整定值可设为1s。母线集中补偿虽具有方便维护、容易管理的优点，但对配电网的降损作用不大。
　　配变电分相补偿，是将400v低压的补偿电容器并联于低压配电屏，以无功补偿投切装置作为控制保护装置，进而在用电高峰期，比如，夏季、秋收等高负荷时期，根据低压母线上的无功对配电网进行针对性无功就地补偿，以保证配电网达到对于集中负荷的有效承载，此种方式具有非常显著的补偿意义，并且接线简单、维护方便、经济性高，是目前常用的无功补偿方式之一。但这种方式由于电容器基本是整组投切，不能做到调节平滑，在启、停过程中涌流比较大，设备容易损坏。
　　补偿容量的计算
　　计算公式：QC=P（tgф1-tgф2）
Qc：补偿电容器容量，
　　P：负荷有功功率，
　　COSф1：补偿前负荷功率因数，
　　COSф2：补偿后负荷功率因数
　　3、补偿方法
　　1）10kv配电网中电力负荷始终处于变化状态，技术人员不能仅仅针对单一的负荷状况来决定其补偿的方案，但是，也无法充分兼顾每一种变化形式设置多种补偿方案。所以，在进行补偿的过程中，技术人员需要依据该地区10kv配电网中电力负荷变化情况，设计大、普通、小这三种补偿方案，以应对配网具体的补偿工作需求。在采用大补偿方案的过程中，技术人员可以根据电网补偿需求，对电压合格率进行适当的调整，以达到对于具体补偿要求的满足。在小补偿方案状况下，设计人员又需要保证其初始补偿的数值，以避免补偿过程中，电网出现无功倒送问题。初始补偿数值的确定，要以无功的精确二次距为依据，来进行设计，即电网小运行方式下，潮流计算的初始补偿点为精确二次距的小数值。
　　2）10kv配网的技术人员若要保证其无功补偿工作实现优化，还要努力做好对于该补偿工作的数学模型控制，以数学模型对补偿效果进行模拟设计，进而从其中选择出具有高补偿效果的方案。其模型的设计首先要设计目标函数，此项目标函数以提高电压的质量为核心，通过公式对10kv配电网中单条线路的电压进行合格率控制，其控制工作涉及到系统监察点的点数、系统运行方式的总数，以及检查点在固定运行方式下的越界总次数这样几个参数。此外，还要考虑补偿工作的等式与不等式的约束条件，以保证大、小以及普通三种负荷状态下的实际补偿数值的精准性，保证各个节点部位电压、无功电源等的上限与下限的合理性。
　　3）10kv配电网的技术人员还要结合各种补偿方式的经济效益，积极做好对各补偿方案的具体调整，以保证该补偿方案在无功补偿工作中发挥大的作用。以某些线路较长，但功率因数较低的高压配电线路为例，进行为期设置两组无功补偿装置，在每天的用电负荷高峰期投入使用，可以在稳定其线路的末端电压的基础上，较大地降低损耗，提升电能的使用效益，应当成为无功补偿的方法。同时，设计人员在确定终的补偿方案之后，要结合具体的公式，对补偿后的电压合格率进行计算，并在判定其电压达不到合格率要求时，及时地以电压的具体越限状况，在大运行状况下低电压的部位，设定新的合理的补偿点，以进行补偿，该补偿点的无功功率可以直接用来作为其补偿的容量。
　　4）电容器的使用会造成高次谐波，会使电流和电压增加，而谐波的这种电流会较大的损坏电容器，引起相间短路。所以，在必要的时候可以在电容器上串联适当的感抗值的电抗器，来遏制谐波电流。
　　三、结语：
　　电力技术人员对10kv配电网进行无功补偿，不仅可以提升电网运行的稳定性，降低电力运行事故的发生频率，实现电网运行的节能降耗，还能够有效减少的电力支出，使我国的电力事业实现更加优化的发展。因此，技术人员必须做好对于各种补偿方式的有效研究，综合运用各项措施，以保证无功补偿目标的有效实现。
参考文献：
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　　[5]麦少威. 浅谈10kV配电网的无功补偿[J]. 广东科技,2008(18)

TCR型SVC装置的主要技术指标
动态响应时间小于15mS
无功调节范围0~**
电压稳定度小于1%
晶闸管元件的结温低于60℃
符合国标要求的三相平衡化功能
符合国标及电力部门要求的滤波器设计规范

治理后功率因数达到0.92以上
电压波动和闪变改变率满足国标及用户要求