广西兆泰送变电工程集团有限公司
【摘 要】随着经济的进一步发展，人们生产生活中对电的需求也在不断增加，导致我国的用电紧张，很多地区甚至出现用电高峰期只能拉闸限电等状况。电力紧张有一部分原因是由于电力的损耗，据科学统计，我国每年电力系统的网损占据整个输送电量的百分之十，其中10KV配电网就占据了损耗量的百分之六十。所以为了降低对电力的损耗，必须将补偿技术应用到10KV配电网中。
【关键词】10KV配电网；无功功率；补偿技术
电力系统由发电系统、输电系统、配电系统和用电系统组成，由于电能不能大量存储，所以这几个环节要同时进行。然而电力线路、变压器及用电设备中存在大量无功负载，使得电力系统的功率因数降低。而想要解决配电系统中功率因数过低的问题，就必须对配电系统进行无功补偿。同时，在我国电力系统中，10KV配电网在建设与运行中长期存在着无功补偿容量不足、配备不科学和补偿效果不理想等缺点。而10KV配电网又是连接大型输电网系统和直接用电系统的中转站，也是直接向人们提供生产生活用电的配电网，关系到人们的生活水平，所以要对10KV配电网进行无功补偿，也就必须提高无功功率补偿技术。
一、研究无功补偿技术的原因和目的
（一）研究无功补偿的原因
无功功率是建立交流电和磁场所需的功率，在交流电力系统运行中占据着一席之地，所以研究无功补偿有着极为积极的意义，具体原因如下：第一，由于电力成本增加，导致对提高电力系统运行效率的要求越来越强烈；第二，输电网络受无功功率的影响，以及很难进行电力网络的拓展；第三，在大范围和远距离进行输电时，对电压稳定以及对电压的控制的要求；第四，工业用电用户及用电数量在不断增加，而且居民用电需求也在不断增加，不仅对用电的数量提高了要求，还对电力的质量产生了新的要求；第五，根据科学研究表明，直流输电系统在换流器的交流侧应该进行无功控制。
（二）研究无功补偿的目的。
首先，改善对电压的调整，提高电压静态和动态状态下的稳定性，其次，降低过电压，减少电压闪边状况的发生，再次，阻尼次同步震荡，最后，促进电压和电流的平衡[1]。
二、无功补偿的基本原理和作用
（一）无功补偿的原理
在正弦交流电路中，电阻、电抗元件与网络复阻抗呈现如下图所示的三角形关系。其中，若复阻抗Z是纯电阻性质，则电压与电流的相位角是相同的，则此时负载只消耗有功功率而不消耗无功功率；如果复阻抗是感性或者容性，则负载同时消耗有功功率和无功功率，感性元件消耗无功功率，容性元件产生无功功率。复阻抗角的余弦函数为功率因数，功率因数是由其负载性质决定，与电路参数和电源频率有关系，而与电源的电压大小无关。电力网络主要负担是有功功率和无功功率，功率因数为cos ?=P/S，其中P为有功功率，S为视在功率；当有功功率不变的前提下，功率因数会随着无功功率的增加而不断降低，同时视在功率也会增加。因为功率因数的不断降低，为了维持电力系统和电力设备的正常运行，需要对发电设备和输电设备的容量进行扩大，这样不仅会增加电力系统的成本投入，还会造成更大的电力损耗。
（二）无功补偿的意义
无功补偿的意义主要有三个方面。首先，可以提高电力系统的输送能力，改善电力设备的利用率。其次是减少对电压的损耗，当线路装置补偿电容后，电压损耗越来越小，最后，减少线路的损耗[2]。
三、无功补偿技术的发展
（一）我国 10kV 配电网无功补偿技术的现状
我国的小城镇和乡村地区基本上都是10KV配电网，10KV配电网具有负荷密度大、用电量集中和供电可靠性要求高等特点，同时表现出线路的损耗率高、功率因数低和输电能力弱等缺点。而且我国的10KV配电网主要采用的无功补偿方式就是并联电容器，将整个无功补偿分为：变电所集中补偿、配电室分散补偿和负荷侧就地补偿三个环节。变电所集中补偿支队站内主要变电所需的无功进行补偿，但是对10KV线路及以上的大量配变无功没有提供任何补偿，对于线路无功损耗只能采用就地补偿才能降低线路损耗，而集中补偿的成本很高。相比于集中补偿，分散补偿可以降低对线路的损耗，提高电压水平；但是分散补偿需要对每个设备都单独进行补偿，每个地点进行分散安装、维护都极为困难。我国幕墙10KV配电线路基本上采用负荷侧就地补偿，整体来说负荷侧就地补偿的技术性和经济性都不是很强，只有将配电线路中分散补偿与就地补偿结合在一起进行无功补偿才能取得更好的效果。
（二）10KV无功补偿技术中的关键问题
首先，大功率电力电子器件串联技术和开关元件晶闸管容量等受到限制，由于晶闸管属于灵敏度极高的半导体元件，超出晶闸管额定的电压和电流都可能会造成晶闸管的损坏。其次是高压侧直接取能方式的光电触发及在线监测系统技术。最后是晶闸管驱动电路的设计技术[3]。
四、无功补偿方式的种类
（一）变电站补偿
对于变电站集中补偿来说，主要是维护输电网的无功平衡，而无功平衡可以提高功率因数、增加终端变电所电压和主变压器进行无功损耗的补偿。这种方式所采用的的装置一般有并联电容器、同步调相机等，通常情况下这些补偿装置与变电站10KV母线相连。所以这种方法具有操作简单、节约成本等优点，但是缺点是不能降低电网的损耗。
（二）随机补偿
随机补偿原理是利用电动机并行连接在低压电容组中，然后对电动机、控制装置和保护装置同时进行投切。随机补偿优点是对电网投入资金较少且占地面积小、安装方便和不易发生故障。随机补偿主要方式是对补励磁无功，对于电动机来说比较合适。
（三）跟踪补偿
对于跟踪补偿的工作原理是利用无功补偿的投切装置，在配电变压器的低压侧接低压电容器组进行连接，然后补偿无功功率。很大程度上与随器补偿相类似，跟踪补偿的优点是可以对无功负荷进行追踪，使用较为方便，而且补偿效果极为出众。不过跟踪补偿也具有明显的缺陷，不仅需要投入大量的资金，而且跟踪补偿中装置显得很复杂，如果装置有一丝一毫的损耗都会影响补偿的效果。所以一般而言，这种补偿方式适用于大容量大负荷的配变，而且主要使用于配电变压器方面[4]。
结束语
电能已经成为居民生活中不可或缺的一部分，但是过低的用电负荷自然功率造成大量的无功补偿，损耗了相当多的电能。10KV配电网配电变压器的平均负荷率低，无功功率消耗很大，其功率因数相对很低，造成电力资源的浪费。所以，为了提高电网中供电安全和质量，需要采取一定措施去降低电网运行中的无功补偿，使得电网系统变得更有效益性，为人们提供更好的服务。
参考文献：
[1]胡强，李梅.关于10kv配电网的无功补偿分析[J].江西建材，2014，21：211-212.
[2]杜佳泽.10kV农网无级差无功功率补偿研究[D].山东理工大学，2014.
[3]陈坤永.试论10KV配电网的无功补偿方法[J].中国新技术新产品，2012，01：155-156.
[4]王庚良.10kV配电系统无功补偿技术与经济性研究[D].华北电力大学，2014.
论文作者:兰毅
论文发表刊物:《低碳地产》2015年第5期
论文发表时间:2016/8/24
标签：功率论文; 功率因数论文; 电压论文; 配电网论文; 电力系统论文; 电力论文; 技术论文; 《低碳地产》2015年第5期论文;