线路无功自动补偿装置在10kV配网中的应用 无功自动补偿装置

本文格式为Word版，下载可任意编辑——线路无功自动补偿装置在10kV配网中的应用无功自动补偿装置线路无功自动补偿装置在10kV配网中的应用，对提高电网功率因数、提高电压质量、降低线损方面有着显著的效果。本文主要从目前电网中最常用的无功补偿方式优缺点的比较、线路无功自动补偿装置概况、补偿容量的选择、安装位置的选择、补偿级数的选择、GPRS远程通讯、使用线路无功自动补偿装置后产生的节能降损效果这七方面举行分析。

线路无功自动补偿装置；安装位置；补偿容量；补偿级数；GPRS节能降损

引言

功率因数和无功平衡是衡量电网质量的重要标志。10kV户外高压无功自动补偿系列装置能够自动跟踪配电线路的无功变化状况，以最优的方式投切电容器组，实现单级或多级补偿，对提高配电网的功率因数、平衡无功、节能降损，起到良好的作用。

我国城乡电网普遍存在供电半径长、电压质量差、功率因数低的状况。假设无功能得到有效的平衡，不仅能大大降低电网的损耗，而且对提高电压质量具有重要的意义。但是，目前我国大片面农网功率因数偏低，无功缺额很大。因此提高电网功率因数、降低线损，是电力部门的一项重要任务。

1目前常用无功补偿方式

1.1变电站集中补偿

变电站集中补偿装置一般采用并联电容器，主要目的是平衡输电网的无功功率，改善输电网的功率因数，提高系统终端变电所的母线电压，补偿变电站主变压器和高压输电线路的无功损耗。变电站集中补偿方式仅针对输电网的无功平衡在变电站举行集中补偿，变电站集补具有管理轻易、维护便当等优点，但这种方式不能对10kV配电网的降损起不到作用，一般作为其他补偿方式的补充。

1.2配电变压器低压补偿

配电变压器低压补偿是目前应用最普遍的补偿方法。由于用户的日负荷变化大，通常采用微机操纵、跟踪负荷波动分组投切电容器补偿，总补偿容量在几十至几百千乏不等。目的是提高专用变用户功率因数，实现无功的就地平衡，降低配电网损耗和改善用户电压质量。

配变低压无功补偿的优点是补偿后功率因数高、降损节能效果好。但由于配电变压器的数量多、安装地点分散，因此补偿工程的投资较大，运行维护工作量大。

1.3线路杆上固定补偿

大量配电变压器要消耗无功，好多公用变压器没有安装低压补偿装置，造成很大的无功缺额需要变电站来承受，大量的无功沿线传输使得配电网的网损居高难下，在这种处境下，配电线路无功补偿的必要性就突显出来了。

线路补偿主要供给线路和公用变压器需要的无功，具有投资小、回收快、便于管理和维护等优点，适用于功率因数低、负荷重的长线路。但传统的线路补偿采用固定补偿，因此存在适应才能差，轻载处境下会展现过补的问题，重载处境下又会展现补偿度缺乏等问题。

1.4线路无功自动补偿

综合以上三种现有补偿方式的优缺点，我们认为在10kV高压线路上采用自动无功补偿装置是对比有效的裁减无功电流在配电网线路上滚动，降低线损，提高功率因数的方法。该装置在变电站补偿与配变低压补偿之间，主要补偿线路产生的无功与配变的空载及负载损耗。10kV线路无功自动补偿装置与低压无功补偿相比相对“集中”，与变电站集中补偿相比相对“分散”，在维护量以及“就近补偿”之间取得一个较佳的平衡，在保证补偿效果的同时又不增加好多维护量，对长线路以及季节性负荷特征明显的农网线路尤其使用。此外，该装置采用微机操纵并联电容器的投切，操纵合理、切实和急速；电容分组合理，能用较少的分组达成较多的容量组合，补偿级差小；降低由于线路长距离输送无功而造成的线损，并能使电压质量得到确定的改善，达成配电网节能降耗的要求。

2线路无功自动补偿装置概况

10kV线路无功自动补偿装置，就是根据电网的实际状况，利用无功电源的补偿作用，实现电压无功综合操纵，对于提高电压合格率和降低网损有很大的作用。它采用并联电容器的方法，既能对10kV输电线路的无功损耗举行自动补偿，又能稳定线路电压。同时在利用了计算机网络和通讯技术之后，可实现对自动操纵装置的远程监测和远程操纵，从真正意义上提高了输配电系统的自动化，增加了电力系统的经济效益。

（1）根本原理

图1系统原理图

系统原理如图1所示，考虑到在10kV线路中无功功率是在确定基数以上不断变化的，因此操纵柜内装有两台高压电容器，电容器2用于补偿基数无功功率，电容器1由操纵器操纵，跟踪补偿动态无功功率。电容器1由高压真空接触器举行投切，并采用高压熔断器为电容器供给短路养护。电压互感器除了供给电压信号，还为操纵器和操纵回路供给电源。为了实现了电容器的过流养护和缺相养护，电流互感器CT1、CT2采集电容器两相电流。电压互感器采集B、C间线电压，电流互感器CT采集A相电流，操纵器将采集的信号电压和电流，举行分析计算，经过判断得到系统的感性无功功率和功率因数，再输出操纵信号，操纵真空接触器关合和开断。

（2）装置的组成布局

线路无功自动补偿装置如图2所示，该装置主要由操纵单元、真空接触器、电容器、电压互感器和电流互感器、避雷器、户外跌落式熔断器等七片面组成。操纵单元根据电压互感器和电流互感器的实时数据举行处理和判断，操纵电容器的投切。真空接触器接收和执行来自操纵单元的指令，完成电容器的投切动作。户外跌落式熔断器对装置举行短路养护，一旦装置有短路故障，跌落式熔断器马上跳开，防止对装置和线路造成损害。

图2装置布局及原理框图（以一组自动投切型为例）

3安装位置的选择

根据阅历，10kV配电线路无功补偿的最正确位置普遍按照“三分之二”的法那么确定，即最正确位置为线路长度的三分之二处。实际上，线路负荷的分布并不平匀，通常对安装位置的选择主要考虑以下三个方面：

（1）负荷对比集中的线路前端，对主要负荷举行补偿（2）供电半径对比长，裁减由于长线所带来的线损

（3）靠近路边，便于安装施工和检修维护

因此，一般在10kV线路上举行单点集中补偿的最正确位置是在负荷的集中点处，这样的补偿节电效率高；对于线路较长或分支较多，分支负荷较大，负载的自然功率因数较低的线路可采用多点补偿，补偿的位置确定可选择在负荷集中的多点。当然，同时还需考虑能产生确定的节能效益及便于安装施工和检修维护。

4补偿容量确实定

假设安装无功补偿点后的负荷恒定不变，其有功功率为P（kW），功率因数为，要提高到的目标功率因数为，那么需要安装补偿的无功功率（kvar）可根据下式计算：

但实际负荷总是随时间变化，没有固定的负荷参数代入上式举行计算。为此，采用负载率和变电站出口的平均功率因数举行计算。假设负载率为，安点缀位置后配变总容量为S（kVA），变电站出口的平均功率因数为，要提高到的目标功率因数为，那么需要安装补偿的无功功率（kvar）为：

5补偿级数的选择

补偿无功功率的最终目的是裁减线路无功电流传输，裁减线路电压损耗，提高功率因数，改善供电电压的质量。实现无功自动跟踪补偿就是根据负荷大小投入电容器多少，把总补偿容量的电容器分为多组，根据负荷大小变化，通过操纵器的软件对这些电容器组举行组合投切，尽可能的达成无功平衡。补偿的精度与电容器组数成正比，电容器分的组数越多补偿精度越高。例如：总补偿的容量为350kvar，将其分为静补50kvar+动补100kvar+动补200kvar，根据线路所缺的无功功率，操纵器按照50kvar、150kvar、250kvar、350kvar的补偿容量举行分级补偿。静补固定接入电网，可以得志变压器空载时的无功需求和负荷最小时的无功需求；动补可在负荷变化较大的处境下，为达成充分补偿和提高电压稳定性起到确定的作用。

6GPRS通讯方式

线路无功自动补偿装置一般安装在10kV配电网线路中间，传统微功率无线通讯模块有效距离为100米左右，设备的运行状况很难得到实时了解，长期以来，对这些设备的监控与巡检只能由电力部门派专车前往各台装置邻近举行，这样一来就存在不便于查看和检修、巡检本金高、效率对比低的问题。假设将通讯光缆铺设在每台装置周边，投入本金又太大。

基于GPRS的电力设备远程监控装置解决了以上问题。它利用中国移动供给的良好的网络笼罩，用较低的投入和运行本金对重点电力设备举行监控。

利用GPRS的这几个特点，只要设备安点缀在中国移动GPRS网络笼罩范围内，不受距离限制，就可以在其他任何一个可以登陆INTERNET网络的地方，在计算机上通过密码口令对该台装置举行远程监控。GPRS远程通信手段选择GPRS网络+Internet互联网，无需通信网络创办投资，数据传输速度快，可直接在监控中心的计算机上对线路中的设备举行远程监控。在装置故障时，以短信的方式通知检修维护人员。另外，通过对装置的实时数据、动作数据、历史数据的分析，还可以检查装置的运行效果。这样，工作人员可以在办公室内对权限范围内的设备举行“巡检”，从而实现对现场设备运行状态的实时监控，实现监控数据在管理人员、操纵中心和设备间的互通互传，使技术人员和管理人员无论在任何地方都可以得到每个监控点的数据，并可以举行实时响应。“巡检”的效率大大提高，又由于使用公共网络，无网络维护费用，所以本金较相对传统方式大大裁减。同时，由于使用无线网络，当设备需要移位时，不需要重新假设通讯网络。

备注：上表中“无功（Mvar）”指无功设备投入后线路所缺的无功量。

小结：由以上数据可以看出：线路的负荷较轻，所缺无功对比少，变化对比平稳。所使用的无功补偿设备分为两组动态补偿，在设备使用过程中，只要有一组电容器投入使用后，功率因数根本保持在0.95以上。

7节能降损效果

设某馈电线路线路全长20km，输电线路选用LGJ-50型，其r=0.66Ω/km，x=0.373Ω/km，线路安点缀在距离出口端2/3处，后端容量为2000kVA，线路负载率为30%，功率因数为cosφ=0.7，变电站出口电压为10kV。现在安装一台线路无功自动补偿装置，打定将功率因数补到0.9，试计算安装后线损裁减了多少。

安装后线损裁减量为：

8结语

本文介绍了目前常用的几种无功补偿方式，提出了改善线路功率因数、节能降损的最有效方式；并简要介绍了线路