10kV配导线路完善无功补偿的对策探讨

王东亮

安徽电力东至供电有限责任公司，安徽池州 247200

低压无功补偿是电网改造过程中的重要内容。进行无功补偿就是通过提供给电网必要的无功功率来加大电网系统的功率因数值，降低电的损耗，改进电网的质量，提高供电的质量。但是由于在供电的过程中每一级的供电网、输电设备和用电设备等都要消耗无功功率，特别是在低压配电系统中，所以合理地选择无功补偿的方式进行平衡地配置是完善电网无功补偿的重要内容。

科技应用杂志曾载文：我国第一套10kV线路的完善无功补偿装置是在云南的泸西变电所投入使用的。它采用的是上海交大专利研制的无功连续的补偿装置。此装置的最大补偿容量达到了8 000kVA。泸西变电所的无功补偿装置实现了电容器零电流无冲击的投切和自动控制线路的功率因数。通过投入无功连续补偿装置的使用，整个泸西的电网都受到了很好的保护，变电所电容器和投切接触器的使用寿命也得以延长。

1 低压无功补偿概述

所谓无功补偿是指在配电变压器低压380V（400V）网络中安装供电补偿装置以补偿变压器的漏磁无功损耗。根据补偿方式的不同可以进行分类，分为随器补偿、随机补偿和跟踪补偿。其中随器补偿和跟踪补偿的原理差不多。

在这里我们要讨论电网的无功负荷。低压供电配导线路的不同之处在于它往往是一条线路接了很多台容量不一致的大大小小的配电变压器。一般10kV的配导线路中，一般接了十几台甚至几十台容量大小不一样的配电变压器。分散的配电变压器在容量很小这一因素的影响下使得多数的变压器每天有一半以上的时间处于空载运行的状态，这无疑将导致在用电高峰时段出现无功不平衡的现象。城市容易出现高温酷暑天气大面积用电量过大，而春天和秋天则用电量过小；在农村，农忙时节的大量用电设备诸如抽水机、收割机、插秧机等等的同时投入使用导致无功不平衡现象。

一般在分散的用户共用的10kV供电系统中，超过七成的变压器在75kV安以下。在这种供电网络状态下，原有的电网用户中10kV线路的送出端口和配电用户、变压器用户等都没有无功补偿装置，这导致10kV送出端口的功率因素下的COSφ值处于一个很低的状态。诸多小容量的配电变压器在低负荷的状态下运作加大了无功功率，加之各种家用电器的无功损耗和配变的空载和磁漏损耗，致使COSφ值无法达到规定的数值，这对导线的损伤也是十分大的。加速老化的导线使得整个供导线路的寿命缩短，也间接影响到了用户的变压器的使用寿命。

2 无功补偿方式详析

10kV的供导线路中的无功补偿方式要根据各地的用电特点进行选择。对于变电站10kV的母线上装置并联电容器组进行集中补偿的方法来说，这只能增加母线和变压器之间以及上一级的电压等级线路的功率因数，不能对母线上手端的功率因数值产生影响。因为10kV供导线路上的每一个配电变压器提供的无功功率的输出点仍然在此，每一条送出线路上的损耗并不会因此降低。所以，在选择无功补偿的的方式上，10kV的供导线路和系统最好采用在线路上直接装上配电变压器进行无功补偿。这种方法对选择补偿量有更加明确的根据，可以将资源充分应用在需要补偿的地方。这种方式的补偿效率高，效果明显。

农村的变压器多为“T”接变压器，在10kV的配导线路上，空载运行的现象非常明显。多数时段下，农村电网中的变压器大电压在线路中多无法发挥全力的作用，只有在农忙时期才有许多大用电装置投入使用。很明显，农村的变压器空载运行对线路的损耗很大。许多农村的10kV线路首端的功率因数值不超过0.75。因此，在农村的10kV配导线路的无功补偿方式选择中，应采用随机和随器的补偿方式，因为以村为自然单位的农村供电系统存在很多不切实际的情况，大的用电量机器很少、农村范围广大、线路长等等使得大范围的无功分散补偿成为必须。在变压器的低压一侧按照空载的电流值计算并选择并联的电容器作补偿，在大型用电设备上装载并联电容器，通过计算电机容量来进行补偿。这种随机和随器的无功补偿方式应该采用手动投切的方式，也就是是说只有当大型的电机处于运行状态的时候才能进行无功补偿。对于农忙季节的用电特征——许多大型的电机同时投入使用，且集中在一段时间内，可以归纳为固定的短时间内大容量的电机同时投入使用。比如说排灌设备（抽水机、排灌站等等）不重视无功补偿导致的大损耗产生。针对这种用电特征，应当根据电机的容量进行并联电容器的随机补偿，促进用电平衡。只有在农村选择这种方式才能降低农村电网线路的空耗，降低用电量，降低农村的电价，减轻农民负担。

3 无功补偿的效益分析

1）对于企业用电和家庭用电来说，无功补偿的经济效益的完全不一样的。特别是对于大用电量的企业来说，无功补偿的必要性尤为明显。我国的工业用电的价格比民用电的价格要高，是因为工业用电量特别大，如果不进行价格上的限制，过度的用电会给我国许多地方的供电带来影响。近年由于夏天普遍高温导致的拉闸限电充分说明了我国的电资源还是短缺的。国家的《电力系统电压和无功电力技术导则》对不同企业的功率因数的规定数值都是根据企业的用电量来进行规定的。一般低于规定的数值要加收电费，高于规定的数值则可以减免电费。事实上这都是在鼓励企业对电资源进行充分利用而不是让导线空载运行；

2）可以节省整个配电系统的能耗。我们根据有功功率的公式可以知道：P=IUCOSφ，由于无功补偿前后在线路上传输的有功的功率不会发生改变，COSφ的提高使得补偿之后的电压U后就比补偿之前的电压U前大一点点，但是差别不大U前和U后可以用约等号对比。这样I前COSφ前＝I后COSφ后，由此可知I前/I后＝COSφ后/COSφ前。我们可以通过这个公式得出线损百分数的减少数值公式：

功率因数的提高达到0.1～0.3以上的时候，有功损耗的降低率超过20%，最多达到将近50%；

3）对于农村的无功补偿，则是为了平衡地区的经济水平，提高农民的收入，减轻农民的生活负担，鼓励他们用电。一是减少空载运行给电网带来的损耗；二是通过无功补偿延长电机和电器的寿命。只有降低了整个电力系统的能耗才能在根本上降低整个系统的运行成本。

举例来说，农村的水泵可以通过无功补偿增加变压器的容量。用公式表示为：

一台农村的用于抽水的水泵的额定功率约为150KW，无功补偿前的功率因数约为0.86，补偿之后的功率因数约为0.97，按照容量的公式计算可以得出：

P=（150÷0.86）×（0.97÷0.86-1）=174.4×0.13=22.67KW。

4 10kV配导线路无功补偿过程中的接地问题及对策

对于10kV配导线路在无功补偿过程中出现的接地故障主要总结为以下几种：

1）非熔丝接触横担造成的接地。有的用电家庭在熔断器的熔丝熔断之后不采用同样的熔丝更换而是临时采取铝丝替代导致的接地；

2）绝缘体击穿造成的接地。雷击造成的击穿导致接地或是断路器真空泡破裂导致的接地都不易察觉，要加强装置过程中的质量检测，在绝缘子潮湿前做干燥保护；

3）外力造成的破坏引起的接地。多见于意外事故和自然灾害导致的接地。所以在进行电网线路的装置过程中要多对周围进行警示，在多发灾害的地区严格进行监控。对于电网区域内有大量建筑物和不符合规定的交叉线路在大风大雨天气下造成的事故近期的接地要根据线路规则进行解决。在线路保护区内设立警示牌并与导线进行安全距离的隔离能够有效解决这一问题。要加强人员对电网做定期的检查，特别是夜间的巡逻，发现放电现象要及时处理加固；

4）在避雷针（或避雷器）的选择上要进行慎重的工作。防止质量差、性能不稳定的避雷器流入市场；用电户要及时进行老化的避雷针的观察，对性能下降的避雷针进行检修，对无法使用的避雷针进行替换；

5）及时清理铁横担上的鸟巢，防止阴雨天气因为潮湿造成的线路接地。10kV的横担长度比较短，许多鸟类喜欢在横担中间筑巢，一旦鸟巢的规模过大，整个鸟巢将可能因为天气下雨引起重量过大形成线路接地。

解决电路补偿装置接地的接线是一项重要的工作，是保证无功补偿装装置有效运行的重要工作事项。在装置的测量点——补偿装置的电容器组和电流的引入点容易在接线中忘记。事实上电流的引入点是补偿装置中电流互感器在被补偿系统中的安装点。正确的接线方法是：参考供电电源，将电流互感器安装在电容器组的总进线“T”点电源之间，也就是电流互感器测量的电流要包含经过电容器组的电流。如果操作错误，电容器分组的投切状态下，装置显示有功、无功功率等数值都不会出现变化，导致投切的结果无法判断而影响整个装置的作用。

5 结论

10kV配导线路的完善无功补偿是需要经过精心设计和计算的一种保护措施。用户对无功补偿装置的选择仍然是采用自愿的原则。但是，随着用电量的增长和限电政策的推行，夏季将有更多的企业因投入使用无功补偿装置节省更多费用。无功补偿装置具有良好的社会效益和经济效益，值得大量推广。

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