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摘要：为了处理好目前供电存在的问题，对于供电线路进行研究尤为重要。本文主要针对供电线路无功补偿配置展开了探讨，对无功补偿配置作了详细的阐述，并给出了一系列的技术措施，以期能为有关方面的需要提供有益的参考和借鉴。
关键词：供电线路；无功补偿；方法
0 引言
所谓的无功补偿，是指在电力供电系统中起提高电网功率因数的作用，降低供电变压器及输电线路的损耗的装置。随着我国经济的不断发展，对电力的要求也是愈来愈高。因此，为了有效的保障线路的供电稳定，我们需要对供电线路进行无功补偿配置。基于此，本文就供电线路的无功补偿配置进行了探讨，相信对有关方面的需要能有一定的帮助。
1 110kV架空线路-电缆混合数学模型
1.1 110kV架空线路模型
110kV架空线路模型由串联电抗和电阻、线路电纳并联组成。当线路轻载或者空载时，会出现线路向负荷或者电网注入容性无功出现。线路空载或者轻载时，系统电压本身处于较高水平，线路出现的过剩容性无功会进一步恶化系统电压。
110kV电缆线路与架空线路类似，文献中综合大量电缆运行的数据，给出平均电压下截面积为100m2的110kV电缆的充电功率为1.07Mvar/km，为同电压等级的110kV架空线路的充电功率为31.5倍左右。
2 无功平衡理论
2.1 无功与电压关系
无功和有功类似，满足总量守恒定律，在110kV电网中，有功的流动主要与功角相关，无功的流动主要与电压相关。无功从电压高处流向电压低处，当线路重载时，电压从电源流向负荷侧，如图3所示；轻载或者空载时，线路也充当了无功电源的角色，无功可能从负荷侧流向电网，如图4所示。
2.2 双电源供电的无功流向
对于如图3所示的双电源供电线路，一条线路供电，另一条线路处于热备用状态。线路1为普通的架空线路，线路2为架空线路和电缆混合线路。
当线路2给负荷供电，线路1处于热备用时，断路器1合并，断路器2处于热备用状态，因为线路1产权属于用户所有，所以计量点CT断路器1位置处，因为线路1为架空线和电缆混合线路，线路空载时有较多的充电功率，为无功电源。在图5所示的工况下，线路1相当于在变压器A的110kV侧并联一组110kV电容器组，导致与变压器A连接的110kV母线电压偏高。所以，文献建议在对进出线以电缆为主的220kV变电站，可根据电缆长度配置相应的感性无功补偿装置。
线路1长度为30km，通过电压和无功在线监测系统中，监测到线路1在图5所示的工况下线路1向变电站1提供的过剩容性无功为2.5¯4.8Mvar左右，相当于73¯141km长度架空线路产生的充电功率。
3 技术方案
3.1 安装位置的确定
电抗器可以选择的安装为110kV侧和10kV侧。根据文献中规定变电站内用于补偿输电线路充电功率的并联电抗器一般装在主变压器低压侧，需要时也可装在高压侧。
由于并联电抗器设在高压侧投资较大，且不能像装设在变压器低压侧那样很方便地随负荷变化频繁投切，难以控制低压侧电压，因此电抗器宜首先考虑装设在主变压器低压侧。但当需要补偿容量较大，装在低压侧影响负荷供电时，也可以装在高压侧。
对于图5所示的负荷，夏季处于用电高峰期时，电压相对较低，需要退出电抗器组。冬季用电低谷期时，需要投出电抗器组。所以配置的电抗器组有根据生产投切的需要。
图6 方案1的系统简图
图6中，线路1提供的过剩容性无功由图5的向变压器A方向流动改变为向负荷侧流动。在方案1的状态下，需要在负荷低压侧加装适量的感性无功补偿装置。
3.2.1 电抗器总容量的确定
文献依据已有的设计和运行经验，对电抗器的配置做出如下说明：一般35¯220kV变电站并联电抗器补偿的目的是补偿电缆线路的充电功率，并联电抗器补偿总容量一般要求为线路充电功率总和的100%以上。
35¯220kV变电站主变低压侧补偿容量一般为主变压器容量的30%以下为宜。
电抗器的容量需考虑到用户变压器的无功损耗。变压器的无功损耗一般用下式表示：
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式中ΔQ—变压器无功损耗，kVar；
I0—空载电流，%；
Uk—短路阻抗百分比，%；
SN—变压器的额定容量，kVA；
S—变压器的视在功率，kVA。
如图7所示，用户变压器1的主要参数为：
主变容量31.5MVA；短路阻抗17.58%，空载电流0.15%，负载损耗124.48kW；空载损耗22.877kW。
根据式（1）计算可得，单台用户变压器满载时最大无功损耗为5.5MVA，冬季出现反向无功的负荷在12.52MVA左右，负荷率约为40%，对应的无功损耗为0.87MVA。
用户主变压器的容量为33.2MVA，线路1的最大充电功率为4.8MVA，考虑线路充电功率和主变的无功损耗，可以得出需要配置的电抗器组总容量为5.7MVA左右。
3.2.2 电抗器组单组容量的确定
低压电抗器的分组容量应满足下列要求：
（1）分组投切时，不得引起高次谐波，应避免有危害的谐波放大；
（2）投切一组电容器和电抗器所引起接入母线电压的变动值，不宜超过其额定电压的2.5%。
（3）为降低造价，宜加大分组容量，减少组数。
110kV母线1的最小短路容量为651MVA，折算到负荷低电压10kV侧的短路容量为140.6MVA，考虑到谐振和电压变化率的约束，文献中建议：10kV侧配置的电抗器组单组容量不宜大于3.5MVA。所以需要配置的电抗器组为3¯4组比较合适。
3.2.3 功率因数
负荷所需补偿的最大容性无功量计算式为：
Qcf，m=Pcf，m（|tanφ2|-|tanφ1|）（2）
式中Qcf，m—负荷所需补偿的最大感性无功量，kVar；
Pcf，m—母线的最大负荷，kW；
φ1—补偿前最大功率因数角；
φ2—补偿前最小功率因数角，φ2值应不小于表1规定的允许值。
根据式（1）计算负荷所需补偿的最大容性无功值为9.3MVA。
考虑到主变的无功损耗，根据功率因数计算的需要配置的感性无功补偿装置的容量为10.2MVA。
4 结语
综上所述，无功补偿能有效的提高供电线路的供电质量，因此，为了有效的保障供电线路的稳定供电，我们需要采取有效的措施，积极做好供电线路的无功补偿配置，以保证供电电压的合理。
参考文献；
[1]刘从洪、邓晓林.10kV线路无功补偿技术在农网中的应用分析[J].四川电力技术.2010（06）.
[2]何晨光.10kV配电线路无功补偿技术探析[J].科学之友.2012（11）.
论文作者:李金水
论文发表刊物:《基层建设》2017年5期
论文发表时间:2017/6/22
标签：线路论文; 电压论文; 负荷论文; 变压器论文; 电抗器论文; 容量论文; 功率论文; 《基层建设》2017年5期论文;