宋若尘
深圳新能电力开发设计院有限公司 广东深圳 518000
摘要：10kV配网工程的电压质量关乎到用户生产、生活的质量及用电安全。作为直接向用户提供电力的网络，其电压质量显得特别重要，一些长期处于无功不足的状态下运行，造成电压质量低下问题需要解决。本文主要对10kV配网线路电压偏低问题的危害进行分析，并提出措施。
关键词：配电线路；电能质量；无功补偿
引言
随着工业经济的快速发展，电力用电负荷增长迅猛，造成10kV线路无功负荷较大，并具有季节性、用电时间过分集中等原因，10kV线路的功率因数在高峰期甚至不足0.7，在无功不足的状态下运行，造成线路线损大及电压质量低等情况时有发生。因此对10kV配网进行合理的无功补偿，对于提高线路功率因数、降低线损和提高电能质量起到关键作用。
一、10KV配电线路电压偏低问题的危害分析
（1）电压降低对用户的危害
电压降低会使白炽灯、日光灯等照明设备的光通量减少、发光效率降低，使电炉等电热设备的功率减少，热效率降低。
电压下降会使异步电机的转矩下降，严重影响产品的产量和质量，当电压下降太多时，甚至会使电动机停转。另外，电压降低还会使电动机绕组电流增大，温度升高，绝缘老化加速，严重时甚至可以烧毁电机。
电压降低会使电视、电脑等电子设备的显像管、屏幕显示不稳定，甚至无法工作。电脑自动监控、测量、通信、计算等装置的工作也会不稳定，甚至工作。
（2）电压降低对电力系统的危害
对于电力系统来说，电压降低会降低系统并列运行的稳定性，会使发电机、变压器及输电线路过负荷运行，严重时甚至会引起跳闸，导致供电中断或使并联运行的系统解列。
二、提高10KV配电线路电压质量的措施
（1）变电站无功补偿提高10KV配网线路电压质量
在变电站，为了保证电网系统无功平衡，一般在10KV母线上配置并联电容器，主要目的是接近向配电线路前端（靠近变电站的线路）输送无功，提高配电网的功率因数，同时实现调压的目的。并联电容器的容量按变电站主变压器容量的15%-30%原则配置。
（2）调整变电站主变器分接头
变压器调压分为：顺调压、逆调压和常调压三种方式。其中：
逆调压是在高峰负荷时升高电压，低谷负荷时降低的调压方式。顺调压是在供电线路不长，负荷变动不大的情况下，高峰负荷时降低电压，低谷负荷时升高电压的调压方式。常调压是保持电压为一基本不变的数值的调压方式。
由于10KV配电线路广泛采用大树干、多分支单向辐射性供电方式。高峰负荷时，线路电压偏低，低谷负荷时线路电压偏高。所以，对于10KV降压变电站大多采用逆调压的调压方式，即在高峰负荷时升高电压，低谷负荷时降低电压。
（3）10KV配电线路上装设高压并联电容器
10kV配网线路的特点是：负荷率低，负荷季节性波动大，配电变压器的平均负荷率低，供电半径长，无功消耗多，功率因数低，线路损耗大，末端电压质量差。目前，10kV线路无功补偿包括固定补偿方式和分散补偿方式。
固定补偿方式是安装固定式电容器，为避免过补偿，电容器容量一般是按照线路的最小补偿量，即线路的最小负荷来确定。配电线路分散补偿，是指把一定容量的高压并联电容器安装在供电距离远，负荷重、功率因数低的10KV架空线路上。
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在负荷变化较大的线路，若只采取固定补偿方式，以线路最小负荷为补偿量，则在线路负荷高峰的时候又会发生比较大的欠补偿，补偿效果不明显。而若只采取分散式无功自动补偿方式，其补偿效果虽好，但投资过大，不够经济。
因此在负荷变化较大的10kV线路宜采用分散补偿与固定补偿相结合的方式，电容器总量按线路无功需求来确定，这样不论线路负荷处于高峰还是低谷时，都能充分对线路进行补偿。低谷时，固定投入一组小容量的电容进行补偿；高峰时，电容器组自动全部或部分投入进行补偿，来提高线路的运行性能，降低电能损耗，提高网络的电压质量。
三、10kV配电线路无功补偿原则
无功补偿应根据就地平衡和分层分区的原则，采用用户端分散就地补偿与变电站集中补偿相结合的方式，以利于降低电网损耗和有效提高电压质量[3]。
（1）集中补偿在变电站内，有利于控制电压水平。
（2）分散补偿在用户侧，一般在用户低压侧集中补偿；对容量较大，负荷不平稳且经常启动的用电设备宜单独就地补偿。用户无功补偿（电容器）应能跟随负荷大小按功率因数自动投切。10kV供电用户其功率因数应达到0.9以上，且无功不得倒送。
（3）低压无功补偿在户内时宜采用动态无功补偿装置，在户外时宜采用静态无功补偿装置。
四、实例分析
（1）线路状况
某10kV配电网线线路全长15.78km，主干线路长9.21km，导线型号LGJ-50，配电变压器26台，总容量7665kVA。其中公用变压器4台，容量1215kVA；专用变压器22台，容量6450kVA。2010年线路年最高负载率79.5%，最大有功负荷2830kW，最小有功负荷600kW，负荷峰谷差较大，平均功率因数在0.85左右。
该线路供电区域包含一个工业区，用电企业主要是一些规模不大的五金刀具加工厂。这些小型企业都是以电动机为主的感性负荷。这些企业虽然规模不大但数量比较多，每天8：00-12：00及14：00-18：00集中生产时，由于无功补偿跟不上，电动机大量吸收电网的无功负荷，造成线路功率因数很低，一般在0.8左右，个别时段在0.75以下。同时由于大量的无功功率沿线路传输使得线损很大，而当晚上停产时，线路负荷很小，线路功率因数又偏高，基本保持在0.95左右。
（2）补偿容量的选择
该10kV线路无功需求峰谷差很大，晚上轻负荷时段，无功功率约为600kvar，功率因数约为0.93；在白天重负荷时段，无功负荷约2200kvar左右，功率因数约0.8，若要求补偿后功率因数达到0.9，那么线路仍有800kvar的无功差额。
根据该10kV线路无功需求的特点，对于 800kvar的补偿容量可采用“3+1+4”的容量分配方式，即把容量100kVA以上的所有配变按其容量的5%在低压配电母线上共计装设固定补偿电容器 300 kvar，在10kV线路上安装自动无功补偿装置一套，补偿方式采用一定加一动补偿方式，定补容量为100kvar，动补容量为400kvar。
（3）安装地点的选择
在线路上安装补偿装置，不仅可以提高功率因数，更重要的是可以降低线损。若将补偿装置安装在线路前端，则补偿装置的无功功率仍需要通过线路才能传输给用电设备。无功长距离流动会造成线路损耗，虽然提高了功率因数，但达不到降低线损的目的。因此，无功补偿装置应尽量选择安装在无功负荷中心，实现无功就地补偿。
该线路首端还有部分负荷，由于据变电站较近，这部分负荷所需无功可由变电站的无功补偿装置提供。
根据无功就地补偿的原则，该线路杆塔中，周围配变分布较为集中均匀的杆塔可作为无功自动补偿装置的安装地点。
五、结语
10kV配电线路合理装设无功自动补偿装置是一条大幅提高功率因数、降低线损、提高电能质量的有效途径。对于配电线路末端电压偏低，除了采取无功补偿之外，还应积极鼓励低压用户对电动机等感性负荷配置小电容，真正实现无功补偿“哪里缺哪里补，缺多少补多少”的就地平衡原则。
参考文献：
[1]陈慈萱.电气工程基础.中国电力出版社，2003年9月
[2]黄莉.论功率因数的提高及实现[J].科技信息（科学教研），2007年15期：417
[3]靳龙章，丁毓山.电网无功补偿实用技术.中国水利电力出版社，2004年10月1日
[4]2011年年度阳江市区中低压配电网滚动规划
论文作者:宋若尘
论文发表刊物:《基层建设》2015年19期供稿
论文发表时间:2015/12/25
标签：线路论文; 负荷论文; 电压论文; 功率因数论文; 方式论文; 容量论文; 电容器论文; 《基层建设》2015年19期供稿论文;