配电网沿线路分散无功补偿的实例分析与计算

李朝顺

(沈阳电力勘测设计院，辽宁 沈阳 110003)

无功补偿的投切方式有很多种，最早使用的是按功率因数投切，后来发展为按电压投切，按电压投切其效果要好于按功率因数投切。对于变电站集中补偿来说现在使用的是按电压无功综合控制方式，最为典型的是九区图控制。但这种补偿方式只用于变电站集中补偿，并不适合沿线路补偿。现在最先进的沿线路补偿投切方式为电压型功率因数远程控制方式。它属于电压投切布点方式。这种方式随着现代互联网和通信技术的成熟，越来越多的被应用到实际中。

1 沿线路分散补偿无功补偿点对功率损耗及电压降分布的影响

网络图如图1所示。补偿前线路电压降和功率损耗分别为

图1 配电网络图

(1)补偿点设在10kV线路首端的情况

电压损耗下降值为：

通过以上分析可知：无功补偿点设在10kV线路首端时，10kV线路的电压损耗和功率损耗不变，10kV母线以上的变压器和66kV线路上的电压损耗和功率损耗确有了很大的改善。如图2(a)所示。

(2)补偿点设在10kV线路末端的情况

电压损耗下降：

分析可知，无功补偿点设在10kV线路的末端，不仅变压器、66kV线路电压损耗及功率损耗得到了改善，而且改善了整条线路的功率损耗，提高了末端的电压。

2 沿线路分散补偿无功投切方式降损效果比较的实例分析

有一条干线长6km的10kV配电线路，导线为LGJ-95/20型号，R=0.302Ω/km 。线路首段的有功、无功功率和功率因数分别为640kW，430kVAR，0.85。简化后如图2所示。

图2 某10kV线路配电网络简化图

(1) 补偿前潮流分析

①有功功率损失的计算

依此类推得：

②电压损失的计算：

依此类推：

总的电压降为

电压损失率

(2)按电压投切方式下的潮流分析

设三个补偿点Qc1、Qc2、Qc3，总共补偿360kVAR，每点的补偿容量为Qc1=120kVAR。则从末端算起，第一补偿点为83点，46点为其边界点。第二补偿点为26点，边界点为19点。第三补偿点为18点。

按电压投切的无功补偿和潮流分布如图3所示。

图3 按电压投切的无功补偿与无功潮流分布图

按照前面介绍的算法，按电压投切方式经计算得：

总的电压降：

(3) 按功率因数投切方式下的潮流分析

设三个补偿点QC1、QCi、QC1，总共补偿360kVAR，每点的补偿容量为QCi=120kVAR。则从末端算起，第一补偿点为43点，第二补偿点为19点，第三补偿点为3点。第三补偿剩余部分由变电所母线集中补偿。按功率因数投切的无功补偿与无功潮流分布图为4所示。

图4 按功率因数投切的无功补偿与武功潮流分布图

按照前面介绍的算法，按功率因数投切方式经计算得：

总的有功功率损失为：

有功功率损失率为：

总的电压降：

电压损失率：

(4)按文件(农安[2007]15号)布点但按功率因数控制投切下潮流分析

此文件在“中、低压配电网无功优化补偿容量配置原则”中规定了沿线路分散补偿布点的原则，但对投切的控制方式并没有明确说明。如果按文件规定的方式布点，但按功率因数控制电容器的投切，那么补偿后的无功潮流如图5所示。

图5 按文件规定布点但按功率因数控制投切补偿后无功潮流分布图

总的有功功率损失为：

有功功率损失率为：

总的电压降：

电压损失率：

(5) 不同投切方式的比较

①对电压降的影响比较

对电压降的比较见图6。

图6 电压损失率比较散点图

②有功功率损失率与电压损失率的比较

表1 有功损失率与电压损失率的比较

③有功潮流比较

有功能潮流比较见图7。

图7 不同方式下无功潮流比较

3 沿线路分散补偿中应注意的事项

(1) 补偿点数量的问题

沿线路分散补偿具有良好的节能效果和改善电压的作用，但并不是说补偿点越多越好，补偿点越多，附加投资越大。一般线路补偿最多不宜超过三个点。补偿不同无功电流引起的有功损耗下降率的关系如表2所示。

表2 补偿点数量与无功电流引起有功损耗下降率

(2)补偿点的补偿容量问题

每个补偿点的补偿容量宜选90～160kVAR，选的过大，在投切过程中易产生电压波动，另一方面，降损与改善电压得不到明显效果。

(3)带有分支线路的无功补偿

在主干线上补偿的电容只能补偿电容补偿点至电源部分的感性电流，不能补偿任何一个支路的感性负荷。若某一分支线路无功负荷比较大时，只能在分支线路的无功负荷中心进行补偿。

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