摘要：无功功率补偿是降低电力系统损害、保证电力系统安全运行的基础。本文对10kV配电线路的无功补偿方式进行总结并以电力企业的成功案例为研究对象，分析了10kV配电线路装置运行管理和电容器补偿数量和容量特点，希望可以为10kV配电线路无功补偿的选择提供参考。
关键词：10kV配电线路；无功补偿；电力系统
引言
随着用电负荷的迅猛增加，高负荷的10kV配电线路无法满足用户需求。无功功率是维持配整个电力系统正常运行的基础，与有功功率一样是输配电网中不可或缺的一部分。长距离无功功率的输送会损耗有功功率、降低电压质量，所以要在负荷密集的地方进行集中补偿和分散补偿，实现无功的就地平衡。10kV线路上并联电力电容器进行就近补偿，可有效降低线路损伤，因此无功补偿的选择就尤为重要。
1.10kV配电线路无功补偿设置原则
将电容器和配电线路杆塔进行并联，实现对线路无功补偿，需要考虑线路补偿点的位置、容量和个数。下文以一条10kV配电线路的干线运行情况为例，说明补偿点位置、数量和容量的确定原则。
1.1补偿位置的确定
无功就地平衡原则是选择补偿装置安装位置的基础，要以减少主干线上传输的电流为前提。用L代表线路长度；n代表电容器组数；L1代表第i组电容器的安装位置与线路首端的距离；其中i=1，...，n。计算公式为：L1=2i（2n+1）L。
1.2线路无功补偿容量的确定
在选择无功补偿容量时要以保证最大限度的降低线路损失为原则，通常情况下，配电干线中有n个补偿点时，用Q代表线路首端传输的无功功率，那么计算容器补偿容量的公式为：Q1=2iQ（2n=1）。
1.3补偿点数量的选择
网损降低率会随着补偿点的增加不断上升，补偿效益也会提高，公式为：η=[1-1（2i=1）2]×100％（i=1,2，...，n）。当安装4组电容器时，网损降低率最稳定，因此想要最大限度的降低网损，补偿点数量最好为4组。总而言之，配电线路上无功补偿装置的配置需要遵循以下原则：首先，如果10kV配电线路支线负荷较重，可以选择在支线首端的⅔处安装一组电容器，该支线的补偿容量设置在无功负荷平均值的⅔。其次，距离干首端⅔的距离安装一组电容器，容量在全线无功负荷的⅔。最后，应该将10kV线路补偿的重点放在线路较长和负荷较重的部分，负荷较小的线路不适合安装无功补偿。
2.10kV配电线路无功补偿技术探究
2.1配电线路并联电容补偿容量配置选择
根据无功电力分层分区就地平衡原则，配电线路电容补偿容量配置分为两种情况。一是并联电容器组接入固定线路，容量应该根据配电变压器总容量进行调整，需要控制在百分之五到百分之十的范围内，且要保证线路最小负荷时不出现倒送无功的情况。二是并联电容器组进行自动投切，装置容量需要根据线路负荷功率选择。2016年初，某省电力企业以贤母181线和35kV三联188线为例进行试验，按照配电变压器总容量计算并联电容补偿容量，列出等式：Qc=αSΣ，其中SΣ总容量，当α=0.1时，Qc=0.1SΣ；按照期望提高功率的水平解出并联电容补偿容量Qc=Pmax[tanarccos(cosφo)-tanarccos(cosφe)]，其中Pmax代表配电线路负荷有功功率的最大值；cosφo代表配电线路实施补偿前的负荷功率因素；cosφe代表配电线路补偿后的负荷功率因素。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在最小负荷时验算配电线路上的电容器组是否向变电所倒送无功，等式为：Qmin=Pmintan[arccos(cosφe)]。最终结果按0.1SΣ要求配置，三联188线为878（kvar）、贤母181线为523（kvar）；按cosφe= 0.9要求配置，三联188线为614（kvar）、贤母181线为555（kvar）；Qmin的计算值分别为102和150（kvar）且两种线路电容器组都需要进行自动投切。
2.2容量计算和安装位置
我国配电网绝大多数都是辐射性电网，拥有众多的线路分支和负荷点。所以应集中干线各节点的无功符合总量，把支线当做无损线路，根据网损微增率计算补偿容量。广西电网有283条辐射线路，188线路输送无功功率数为878（kvar），装好并联电容器后，容量增加。使用公式：△P=（Q-Qb）2R/U2，即α△P/αQb=-2R/U2(Q-Qb)=γeq,同时，γeq=-[（Ka+Ke）Kb/βT+△Pb]。得出结论全网补偿容量的最优值为Qb=Q+U2γeq/2R，排除线路中参数，重新计算就可以计算出补偿范围，再匹配相对的安装位置。
2.3补偿电容器控制与保护
补偿电容器控制与保护需要考虑补偿容量、安装地点以及自动化控制装置原理等一系列因素。选择合适的控制原理才能使补偿效果达到最高的装置利用率。由于高压配电线路会因为负荷的变化以及线路结构、导线粗细等原因产生一定差异，因此要根据实际情况选择线路补偿的控制原理。
2.3.1控制原理
功率因素的控制原理就是为控制电容器组，设置好无功返回值和上限下限的功率因素，在线路负荷较重时，选择这种控制原理最合理。该控制原理的缺点是电路出现轻载的情况，补偿装置中电容器组无法投入；电压无功控制原理是为控制电容器组，设置好电压返回值和上限下限的电压因素，负荷变化较频繁的线路使用这种控制原理最为合理。
2.3.2装置保护
通常来讲，开关控制箱内都有自动控制设备，会根据环境实际情况和装置运行特点自动控制装置来保证补偿装置的科学运行。
2.3.3数据管理
进行数据管理的目的是为了更好地记录修改控制定值、控制策略等信息，后台相关软件的运行，可以对所记录的数值进行分析，为选择更合适控制原理奠定基础。
2.3.4自动化控制装置主要功能
某省电力企业在W ZK-I高压电容器中加入了自动化控制装置，实现了全面监测，自动选择不同的控制原理，通过不同方式进行数据管理。起到记录电压、电流、动作时间和无功功率的完整记录、电测参数的实时监控、保护和控制内部装置、内部结合的作用。装置内配备了GPRS的抄表接口和无线电，可以实时显示线路工作状态、补偿总时间等等。
结论
综上所述，电力体系的分布对电能提供质量起着决定性的作用。因此配电网的无功补偿工作的完成可以保证电网安全，减少线路损耗。无功补偿在10kV配电线路的应用应该综合考虑相关配置安装位置、原理等，结合各地电网实际情况对无功补偿进行科学的布局。切实做好无功补偿的选择工作，可以从源头上解决配电效率低的问题，为电力系统的发展提供支持。
参考文献
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[2]龙田广. 浅谈10kV配电线路的无功补偿[J]. 中国高新技术企业,2016,(24):148-149.
论文作者:卢亚励,夏明,孙宇
论文发表刊物:《电力设备》2017年第25期
论文发表时间:2017/12/21
标签：线路论文; 电容器论文; 负荷论文; 容量论文; 功率论文; 装置论文; 原理论文; 《电力设备》2017年第25期论文;