论农村电网无功补偿技术的应用_无功补偿技术论述

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论农村电网无功补偿技术的应用

摘要：近几年，我局对农村电网进行了全面改造，新建110KV变电站2座，35KV变电站2座，整改10KV线路900公里，配变798台，3.94万KVA，新增高压电容器8台，16200Kvar；低压电容器360台，12300Kvar。在农村电网整改的同时，我们注意到了技术上的降损措施，即在改造电网同时，大力推广应用电容补偿装置，并进行合理配置，全面规 划，分级补偿，就地平衡，提高了农村电网的功率因数，降低了农村电网线损和提高电压水平，改善了农村电网的电能质量，取得了良好的经济效益。

主题：电网 无功补偿技术 应用

一、无功补偿的基本概念

在电力网运行和用户方面都希望能够满足这样的要求，第一、供电可靠性高，停电少，安全供用电。第二，电能质量好，电压和频率合格。第三，运行经济性高，线路损耗少。近年来，由于电网容量的扩大和电压等级的增多，用电负荷的增长，无功电源不足和电网电压质量低劣的问题就相应的比较突出，低功率因数的运行和电压降低会使电气设备容量得不到充分的发挥，电能损耗增加，效率降低，限制了线路的送电能力；严重时甚至会损坏用电设备，造成电压崩溃，使系统瓦解而造成大面积停电。因此，解决电网无功电源容量不足，提高功率因数和保证电压质量，是保证电力网安全经济运行的重要措施。

电力网中的无功电源主要包括：①、同期发电机，为电网的最主要的无功电源；②、同期调相机：相当于空运转的同期电动机，既可发出无功功率，也可消耗无功功率。③、移相电容器，用其作为无功电源时，其优点是损耗小，只占其无功功率的0.3～0.5％；④、用户同期电动机，在功率因数超前的方式下运行，可向电网输送无功功率；⑤、高压输电线路的电容：高压线路在运行时由于其本身的电感电抗XL要消耗一部分无功功率，但其对地电容会产生一部分无功功率；⑥、静止无功补偿装置。

二、农村电网进行无功补偿的作用

（1）补充电力系统所需的无功功率。电力系统中的电动机、变压器、电焊机、日光灯等设备大都是既有电阻又有电感的感性负载，在它们运行时既要消耗由系统供给的有功功率，还要吸取交换无功功率。据统计在农村电网中，电动机为建立并维持三相旋转磁场所消耗的无功功率约占60％，变压器为建立并维持三相交变磁场所消耗的无功功率约占30％，其余10％是线路所要消耗的。因此，为使电力系统多带或多发多送有功功率，少发少送无功功率，或在系统无功功率供给不足时，就要在电感性负载点或附近加装无功补偿设备，进行无功功率就地补偿。

（2）进行无功补偿可降低电网中的功率损耗或是电能损耗。电网不仅在给用电设备输送有功功率时造成（更多精彩文章来自“秘书不求人”）有功损耗，同时在给用电设备送无功功率时也造成有功损耗。即：

△P∑=△Pp+△PQ

=(P/U)×10-3＋（Q/U）2R×10-3

＝

从上式显见，当电网结构固定，即R一定，输送的有功功率P一定时，有功功率损耗△P∑的大小取决于无功功率Q的输送量，而且与其平方成正比。因此，很有必要在电网的用电负荷点进行无功补偿，减少电网的无功功率输送量，降低电能损耗。

（3）进行无功补偿可减少电网中的电压损失，提高电压质量。电网中无功功率Q的输送量还将造成电压损失，使线路首未端有一个电压差，使用电设备发生电压波动，用电电压质量难以确保。即：

△U=（PR+QX）/ Ue ＝PR/ Ue +QX/Ue

从上式显见，电网中电压损失的第二部分和输送上的无功功率Q成正比。在架空线路中，当导线载面积较大时，电抗X要比电阻R大2～4倍，而变压器绕组的电抗比电阻大5～10倍。在此种情况下，QX/ue》PR/ue，成为电网电压损失的主要组成部分，即△U≈QX/Ue。因此，为了减少或抑制电网中的电压损失，提高电压质量，就必须在各用电设备处进行无功补偿，以减少电网中无功功率Ｑ的输送量。

（4）节约设备容量，提高电网输送功率的能力

从所周知，无功补偿可以提高负荷的功率因数，因此在输送相同的有功功率下，就可以使设备容量减少，从而节省其投资。从另一方面讲，在设备容量一定的情况下，由于无功补偿而使功率因数提高，也使电网或设备输送有功功率容量增大，减少变配电设备投资。

综上所述，电网进行无功补偿的作用是多方面；益处是较多的，效益是显著的，应大力推广应用。

三、农村电网进行无功补偿的要求

（1）无功补偿的原则。为了使电网补偿能取得最佳的综合效益，应遵循这样的原则：全面布局，分级补偿，就地平衡，（2）无功补偿的侧重点：①、集中补偿与分散补偿相结合，以分散补偿为主；②、降损与调压相结合，以降损为主； ③、输电网补偿与配电网补偿相结合，以配电网补偿为主；④、供电部门进行补偿与用户补偿相结合，以就地平衡为主。

（3）无功补偿的标准：遵照电力部《电力系统电压和无功电力管理条例》，无功补偿对功率因数做了如下规定：①、高压供电的工业及装有带负荷调整电压设备的用户，功率因数为0.95以上；②、其他工业用户功率因数为0.90以上；③、趸售和农业用户功率因数为0.80以上。

四、农村配电网络电容补偿方式

1、单一地在变电站进行集中补偿。

（1）负荷集中的工业35KV变电站的无功补偿。对以工业负荷为主的35KV变电站；一般具有线路较短，负荷集中、负载率较高的特点。因此，所需无功要求做到就地平衡，即变电站的无功补偿容量按满足主变压器的励磁无功功率和漏抗无功损耗的要求确定，以减少35KV输电线路输送无功功率引起的有功损耗。

因变电站主变的无功损耗为：

△Qb＝I0%Se/100+Uk%ß Se/100

对农网35KV变电站，上述可简化为：

△Qb=（0.10～0.15）Se

所以，变电站集中补偿容量确定为：

QC=△Qb=(0.10~0.15)Se

当10KV母线电压较高、超过额定电压110％时，为了避免电容器的长时间过电压运行，可采用电压等级较高的电容器，如13/√3或12√3系列的电容器。

（2）负荷分散的农村35KV变电站的无功补偿。对以农业负荷为主的35KV变电站虽年均载率较低，但负荷起伏变化较大，功率输送距离较远。因此，所需无功除补偿主变的无功损耗外，还要满足供电区的高峰无功负荷的需要。困此，对于这种类型35KV农网变电站的集中补偿容量确定如下：

QC=(0.2～0.3)Se

考虑到变电站初建时负荷较轻，补偿工作可分期进行，待负荷上去后，再将补偿容量逐渐增到主变容量的（20％～30％），同时，宜将集中补偿的电容器分为两组，在负荷高峰时，全部拨入运行，在负荷低谷时，切除一组或全部切除。

从上可见，单一地在变电站进行集中电容补偿其综合效益的提高是有限有的，因为①补偿电容器集中装于变电站，在变电站以下用户的无功功率仍需经过长距离线路的输送，无功功率及有功功率均产生损耗，所以，这种方式对10KV配电网线路的降损作用效果不明显。②电容器集中装于变电站，一方面大容量的电容器全部投入运行，在负荷轻时变电站线电压值往往升得过高，以至要对电容器撤出运行，待负荷升高后再投入运行，这不仅给运行管理带来了不方便，同时，也减少了电容器的利用小时，增加了电容器的损坏率，因此，集中补偿的电容器容量不宜过大。另一方面从调压效果来看，集中补偿对变电站线电压的提高是有限的，母线电压的提高，势必对变电压附近的用户产生较大影响，而对要解决配网未端电压偏低的问题侧作用不大，当未端电压超过10％时，母线电压提高5％仍不能使未电压达到要求。

2、分散补偿，主要指10KV配电线路的补偿，0.4低压配电网及随机被偿。

（1）10KV配电线路的无功补偿：

①补偿容量的计算确定。从配电网线损理论计算得知，线路上配电变压器的空载损耗（即铁损或无功励磁损耗约占配电网总损耗的70％左右；这说明配电变压器的无功损耗在配电网无功总损耗中是极其重要的组成部分。因此10KV配电线路的无功补偿总容量可按被偿线路上配电变压器总励磁无功功率的原则，同时考虑10KV配电线路分散补偿比35KV变电站集中补偿较为薄弱的实际情况，进行计算确定即：

QC= ΔQbo=

因农网10KV配电网线路负荷分散，负荷轻、变化大，为了避免配在配电变压器空载进造成过补偿，或在线路非全相运行进易产生铁磁谐振的情况，也可按下式计算确定10KV配电线路的分散被偿容量。

QC=(0.95～0.98)

其中配电变压器空载电流百分I0％取线路上配电变压器空载电流百分数的加权平均值：

②10KV补偿电容器安装点的确定。为了最大限度地减少配电线路的电能损耗，使其补偿获得最佳效果，分散补偿的电容器在线路上的安装点应尽量合理。同时还应考虑维护方便，便于巡视检查，其安装地点宜靠近村庄或农村配电房。

经计算，电容器安装地点具体如下：当线路上只装设一组时，宜安装在距首端2/3处，当装设两组时，第一组为2/5处，第二组为4/5处，各组补偿容量约为线路总补偿容量的1/2；当装设三组时，第一组为2/7处，第二组为4/7处，第三组为6/7处，各组补偿约为线路总补偿的1/3。

（2）0.4KV低压配电网及随机补偿

①、大宗工业用户和乡镇企业的无功补偿。大宗用户和乡镇企业的用电设备无功补偿可采取低压母线就地集中补偿方式，补偿容量可按在用电高峰月份有功功率的平均值，将负荷功率因数提高到所需数值的方法，进行计算确定即：

QC=

或

为了避免COS值发生较大的起伏波动，可将电容器分作2-3组，分别并联到0.4KV母线上。在负荷高峰时，投入电容器２～3组；在负荷低谷时，退出电容器１-2组。这样处理可防止低负荷时因变压器铁芯饱和形成过流，损坏电容器。

②单台电机的随机补偿

单台电机的无功补偿，一般是将电动机空载时的功率因数补偿到1（即COSΦ2=1）。因为电机空载时的无功负荷小，补偿后在满载时电动机的功率因数仍为滞后。否则，如果将满载时的功率因数补偿到1，在电机空载或轻载时就会使功率因数超前，这将导致过补偿，对电机和电容器都有危害。

根据上述补偿原则，电机的补偿容量可按下式计算确定。对于惯性较小的电动机（如风机等）：

QC=(0.95～0.98)√3UeI0

对于惯性较大的电动机（如水泵等）：

QC=（0.9～0.95）√3UeI0

电动同的空载电流I0，可按下式计算确定：

I0≈2Ie(1-cosФe)

功率因数可根据月末有功和无功电量，计算月平均功率因数。

综合上述，当电容器装于变电站的10KV母线时，只减少了35KV线损，并不能减少３5KV及10KV两级的线损。所以根据农村配电网的特点，无功补偿应尽量考虑就地平衡的基本原则，采用分散与集中相结合的方式进行补偿，以求得最大限度地提高配电网的功率因数，尽可能地降低配电网损和提高电压水平，以期获得技术经济的最大效果。免费文档网http://wendang.freekaoyan.com