浅谈低压无功补偿装置在配电网中的应用

李东 长治供电分公司 046011

浅谈低压无功补偿装置在配电网中的应用

李东 长治供电分公司 046011

介绍了10kV及以下配电网无功管理的现状，分析了无功补偿方式的选择和补偿装置的安装、运行维护，阐述了低压无功补偿装置在配电网中的重要地位和产生的经济效益。

低压;无功补偿装置;配电网;应用

在10kV及以下配电网中，供电线路上“T”接有几台或十几台容量大小不等的配电变压器，甚至有的多达二、三十台，人们形象地比喻为“线路上挂了很多灯笼”。由于用户分散，变压器容量小，其负荷的时段性和季节性很强，据10kV实时数据采集或电能表数据显示，有时甚至会出现无功大于有功的现象，这样势必造成10kV线路出线端功率因数COSΦ值达不到有关规定，线损也大大增加。因此，如何合理地选择补偿装置，最大限度地减少网络的损耗，使电能质量提高，就成为摆在供电企业面前的一个亟待解决的问题。

1、10kV及以下配电网无功管理现状

一般地，供电企业大部分采取变电站内无功集中补偿，主网功率因数较高，主网线损较低。而10kV及以下配电网，其无功管理状况却不容乐观。

以某支公司为例，2009年10kV以下电网损失占全局损失的58%。全公司40条10kV线路，月平均功率因数，0.70以下18条、0.70～0.80有5条，个别线路甚至低于0.60。许多线路电压损失很大，高峰时线路末端无法用电或电能质量极差。功率因数低，电压损失大，使网损增大，给企业造成损失，而且限制了售电量的增长。所以，加强配网无功管理，提高功率因数，降损节电势在必行。

分析无功管理不善的原因，大致有以下几点：

⑴、我国现行的《功率因数调整电费办法》只对100kVA及以上用户的功率因数标准作了规定，并执行功率因数调整电费，而100kVA以下用户的功率因数没有标准，这些用户大多没有安装无功补偿设备，在设计中亦不考虑无功补偿。

⑵、配网用户初装时为节省一次投资，逃避功率因数奖惩的考核，将单台大容量变压器申请为多台小容量变压器供电。我们在营业管理中不注意把关，使之成为用户无功管理中的漏洞。

⑶、对用户无功管理不够重视，用户对无功管理不理解，造成应安装无功补偿设备的未安装或已安装的未装无功表而没有考核。

⑷、10kV线路电容器损坏较多，或因线路的发展而使位置不合理，疏于管理，起不到减少电压损失，降低线路损失的作用。

2、无功补偿方式的选择

配电网无功补偿的主要方式有五种：变电站补偿、配电线路补偿、随机补偿、随器补偿、跟踪补偿。

变电站补偿：针对电网的无功平衡，在变电站进行集中补偿，补偿装置包括并联电容器、同步调相机、静止补偿器等，主要目的是平衡电网的无功功率，改善电网的功率因数，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。这些补偿装置一般集中接在变电站10kV母线上，因此具有管理容易、维护方便等优点，缺点是这种补偿方式对10kV配电网的降损不起作用。

配电线路补偿：线路无功补偿即通过在线路杆塔上安装电容器实现无功补偿。线路补偿点不宜过多；控制方式应从简，一般不采用分组投切控制；补偿容量也不宜过大，避免出现过补偿现象；保护也要从简，可采用熔断器和避雷器作为过流和过压保护。线路补偿方式主要提供线路和公用变压器需要的无功，该种方式具有投资小、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。缺点是存在适应能力差，重载情况下补偿不足等问题。

随机补偿：随机补偿就是将低压电容器组与电动机并接，通过控制、保护装置与电动机同时投切的一种无功补偿方式。县级配电网中有很大一部分的无功功率消耗在电动机上，因此，搞好电动机的无功补偿，使其无功就地平衡，既能减少配电线路的损耗，同时还可以提高电动机的出力。

随器补偿：随器补偿是指将低压电容器通过低压熔断器接在配电变压器二次侧，以补偿配电变压器空载无功的补偿方式。随器补偿的优点是接线简单，维护管理方便，能有效地补偿配电变压器空载无功，限制农网无功基荷，使该部分无功就地平衡，从而提高配电变压器利用率，降低无功网损，提高用户的功率因数，改善用户的电压质量，具有较高的经济性，是目前无功补偿最有效的手段之一。缺点是由于配电变压器的数量多、安装地点分散，因此补偿工作的投资比较大，运行维护工作量大。

跟踪补偿：是指以无功补偿投切装置作为控制保护装置，将低压电容器组补偿在用户配电变压器低压侧的补偿方式。这种补偿方式，部分相当于随器补偿的作用，主要适用与100kVA及以上的专用配电变压器用户。跟踪补偿的优点是可较好地跟踪无功负荷的变化，运行方式灵活，补偿效果好，但是费用高，且自动投切装置较随机或随器补偿的控制保护装置复杂，如有任一元件损坏，则可导致电容器不能投切。其主要适于大容量大负荷的配变。

3、低压无功补偿装置的安装和接线

低压无功补偿装置安装技术要点是：第一，必须要保证接入智能控制器的电压、电流的相位正确，才能确保投退电容器指令正确。因为在安装过程中易发生电流互感器反相、电压电流错位的情况，因此，装置安装完成，初次投入运行时，必须实测输入智能控制器的电压、电流的相序和相位。第二，电流互感器必须监测配电变压器的总电流，即电流互感器必须装在并联电容器之前的总路上，这样智能控制器才能感知投退电容器后的电流相位变化。第三，保证分补电容器与应补的单相负荷相对应，即哪一相功率因数低则应投入对应相的分补电容器。

低压无功补偿装置测量点的接线，主要是补偿装置的电容器组和电流的引入点，特别是电流的引入点，在实际接线中往往被忽视。电容器组的引入点，指电容器组的总进线在被补偿系统中的“T”接点；电流的引入点，指补偿装置用的电流互感器在被补偿系统中的安装点。正确的方法是，以负荷的供电电源为参考点，电流互感器的安装点必须在电容器组的总进线“T”接点电源之间，即电流互感器测量的电流必须包含流过电容器组的电流，否则，在电容器分组投、切状态中，无功补偿装置测量显示的有功、无功功率和COS Φ值都不会变化，造成无功补偿装置投、切效果无法判断。这个问题不引起重视，必然在安装过程中造成隐患和返工。

4、低压无功补偿装置的运行维护

首先，低压无功补偿装置应定期巡视维护，建议巡视周期为一个月。由于低压无功补偿装置大都装于户外，灰尘较重，巡视时应停用装置，进行除尘。

其次，要定期采集数据并进行运行分析，建议执行周期为一季度或根据负荷变化调整。低压无功补偿装置一项很重要的功能就是能保存运行数据资料，生成各种报表。以下是对几种主要报表的介绍。

⑴、电容器动作记录报表。该报表为低压无功补偿装置最重要的报表，反映了装置中电容器投切情况，充分体现了无功补偿装置改善无功电压的效果，从表中可看出电容器投切时间、投切原因、是哪组电容器动作、动作前后对无功及电压的影响。

⑵、月电压报表。该表反映了装置安装点本月内每天相电压、相电流的最大值和最小值及其发生的时刻，可通过它了解该配电变压器基本运行状况，便于配电变压器运行档位调整、三相负荷分配等。

⑶、配电变压器负荷日报表。该表反映了每日整点时的三相电压、电流、有功和无功功率、零序电流及该时段（1h）内的有功电量，详细反映了该配电变压器每小时运行参数及负荷状况。

⑷、配电变压器供电量月报表。该表反映了本月每日每小时的电能量，提供了极其详细的用电量及变化情况，可与电能表电能量核对，对计量错误、窃、漏电情况提供排查的手段。

再次，电气设备经过长时间运行，故障的概率会逐渐提高，对于较频繁动作的低压无功补偿装置来说更是如此。装置中的智能控制器、复合开关、补偿电容器都可能发生故障，这些故障通过巡视和报表分析是可以发现的。出现故障后应及时处理，保证装置良好运行。

5、低压无功补偿装置的效益分析

在配电网的运行中，功率因数越高，则电网中的视在功率用来供给用户的有功功率越大，线路的无功功率损耗越小，电网的输电损耗便越小。适当利用低压无功补偿装置提高配电网及用户的功率因数，不但可以充分提高供电设备效率，减少线路损失，改善电压质量，而且可以提高用户用电设备的工作效率，并为用户节约电能。

例如某条10kV供电线路，有功负荷为3000kW，线路长4.5 km，导线型号为LGJ-95（电阻率取0.33 Ω/km）。在没有加装无功补偿装置时的功率因数为0.8。可以计算出：线路电流为216.5A，线路电阻消耗功率为185kW，线损率为5.83%，线路压降为0.495kV，即母线出线电压需为10.495kV才能保证负荷端电压为10KV。

在加装无功补偿装置设备将功率因数提高到0.95后，可以计算出：线路电流为182.3A，线路电阻消耗功率131kW，线损率为4.20%，线路压降为0.417kV。

由此典型10kV线路可以看出，负荷功率因数由0.8提高至0.95，其线损率可降低1.63%。对于一个年售电量10亿kW?h的县级供电企业而言，1.6%的线损率，按均价0.5元/（kW·h）计算，就是800万元的经济效益。因此，低压无功补偿装置的经济效益是显而易见的。

10.3969/j.issn.1001-8972.2010.17.006