浅谈农村配电线路的无功补偿及合理匹配

何芳　熊金山

摘要：无功补偿是保障供电质量、延长线路使用周期的关键，农村的配电线路比较长，合理的配电无功补偿利于提高功率因数，提高农村居民用电质量。文章在借鉴前人研究成果的基础上，从农村的配电线路的实际情况着手，分析了农村配电线路的无功补偿的各种方式，并结合实际电情况叙述了如何分配补偿容量。

关键词：农村配电线路；无功补偿；补偿方式；补偿容量 文献标识码：A

中图分类号：TM714 文章编号：1009-2374（2016）07-0138-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.07.070

由于电力系统在运行过程中设备出现无功率的运转，所以无功补偿成为电网中必需的部分。农村供电普遍出现电压不足的情况，末端降压，运作效率低降低了供电的稳定性，而无功补偿装置不仅提升了供电效率，而且减少了线路损失。然而无功补偿在没有对地区进行分析即投入使用，有可能导致整个农村地区电网电压波动大情况。因此，本文将依据农村实际用电情况，在匹配农村无功补偿时，进行该区域的无功需求分析。

1 农村配电线路的特点

第一，点多面广。我国广大农村分布地域广阔，居住不集中，导致变电站、配电变压器分布分散，配电线路覆盖的面积较广。

第二，线长复杂。我国农村多分布在地形复杂的山区，交通不方便，线路走径也随之变得更为绵长复杂。

第三，装置质量良莠不齐。由于长久使用，电路配套设施老化，供电安全风险增大，农村交通不便，维修滞后，超负荷使用。

第四，具有季节性。农村用电幅度季节性突出，农忙时期用电负荷激增，而且由于住户分散，农网主要采用放射的配电网络，这增加了用电的无功损耗；而在平常日子里，只需要满足群众的普通日常用电，变压器负荷小。

第五，昼夜差距大。这也是农村生产的特点，农村企业作息时间参照的农村人的作息时间，使得用电量在早晚差异大。

2 无功补偿的基本原理与原则

2.1 无功补偿的基本原理

电网的供电过程中，必然会消耗大量的输电功率，这时供电的效率将低于电力网运行的经济水平和电压负荷，因此无功补偿装置需要设置在电力系统中。无功补偿最直接的作用是提高供电效率，但是电网工作中存在两种输出功率，即有功功率和无功功率。当电感性电气设备在运行时不能将电能量转换为有功功率，这时设备运行必需的能量就称为无功功率。

运输无功功率是损害线路设备的，如果由输电系统提供，则设计输电系统时就要考虑有功功率，也要考虑无功功率。补偿装置的无功功率提供了稳定的电压和少量的损耗，因此一般使用电容器来补偿无功功率，避免了系统自身提供传输无功功率导致的电压下降、电路损耗、供电经济效益低等结果。提高供电效率，减少各种电路设备损耗，这就是无功补偿

2.2 无功补偿的基本原则

无功补偿根本目的是提高供电效率，减少运输无功功率的损耗，因此应遵循以下原则：实际性、合理性、实用性。具体来说，无功补偿的实施方案要基于农村当地的实际无功电量需求，考虑了经济效益后，才能确定补偿的方式。然后农村有着独特的用电模式，居户距离相隔远、多分散，用电周期明确，因此需要合理地依据未来电网规划建立补偿装置和变电站，改善末端电压偏低的问题。补偿的方式可以依据农村居民分布的状态采取集中补偿和分散补偿的方式结合，一般情况下，农村多采取线路分散的补偿方式，不仅起到缓解集中补偿母线电压过高的问题，也可以减少无功功率的运输距离，起到经济和实用的效果。

3 农村配电线路无功补偿方式的比较

农业与经济的发展推动着农村走向现代化，收入的提高使得生活的质量也在提高，大家电开始在农村普及。然而实际上农村电能的需求加剧、电路本身效率不高，进入家庭内的电压不足，影响了人们的生产与生活，因此使用无功补偿提高配电效率是发展电网的必然之路。根据实际的电网规划与用电需求，主要有以下三种补偿方式：个别补偿、分散补偿、集中补偿。

3.1 个别补偿

个别补偿即随机补偿，是一种电容器与电动机同时投切的一种补偿方式。其运作的方式主要是当电机运行时，补偿装置同步运行，停止工作时同步停止工作，有效的节约了耗能。同时是由电动机和补偿装置共接，安装方便简洁，在后续的设施维护上，需要的工期与资金少，达到了较高的经济效益。适用的范围只要是针对电动机，限制了无功功率在用电高峰时的负荷。

3.2 分散补偿

分散补偿又称分组补偿，多作为农村配电补偿的方式。因为农村配电线路过长，供电设施建设不合理，该补偿方式可以就近提高供电效率，解决农村末端电压过低的问题，是最为经济的可行性措施。其补偿方式区别于集中补偿，将补偿装置安装在低压母线或者子线路中，缓解了农村中用电集中一个时段母线高负荷的压力。通过对实际情况的研究表明，分散的补偿由于分散到每个线路上，减少了无功功率在运输过程无谓的消耗，可以达到变电站10kV线路降损的目的，并且每个线路的电容量稳定，因此电容器的损坏率大大的降低了。

3.3 集中补偿

集中补偿是把电容器组集中安装在变电所二次侧的母线上或配电变压器低压母线上。目的主要是补偿主变电器的无功功率，有利于提高母线的电压，由于补偿目的集中、距离近，日常管理方便。但是由于是补偿母线，当系统电压波动，高频率的投切操作均会导致电压对母线的冲击过大，极易伤害电容器设置迫使电容器停止工作，对于10kV以下的补偿没有效果。因此，在使用集中补偿时，需要严格把握补偿容量，避免给线路带来不可逆转的冲击。

4 农村配电线路的无功补偿容量的确定

在配电设计规划中，需要确定补偿容量，主要是因为过度的补偿不仅不能达到减少损耗、提升效率、减少用户电费的效果，而且将伤害整个供电系统，电压过高、波动强烈、谐波增大等问题，因此需要对补偿容量进行准确的计算分析。在进行合理匹配时，需要根据配电网的不同负荷类型来确定，一般情况下我们将配电网分为三类来讨论：

4.1 主干线末端集中负荷

对于这种类型的线路，用户主要是通过就地补偿的方式来补充其无功负荷。

4.2 负荷均匀分布在主干线上

将一组电容器配置在线路上，在均匀负荷的情况下，电容器最适宜的容量是线路无功负荷的三分之二，位置则是线路从送电端起的三分之二处。在配置电容器时，需要考虑两个重要因素：一是用户电压在负荷较小、较高、不稳定的时候，不能超过电压的偏移位置；二是容量不能产生超前的功率因数。

4.3 负荷不均匀分布在主干线上的情况

分支一般呈60°和90°，在60°时，所配置电容器最适宜的容量是无功负荷的80%，最适宜位置为从送电端起的五分之三处；90°的情况下，最适宜的容量是无功负荷的80%，位置则是线路从送电端起的三分之二处。

总的来说，无功补偿时涉及电费效益的，需要依据实际情况进行调整，并保持具有一定的经济效益，要平衡设备投资、维护费用和电费收益两者。在分析确定配电的无功补偿时，需要顾及变电站、线路、用户三方的效益：首先，不同的变电站有不同的电压负荷值，对于电压变动的调节方法也有不同的要求，在一般的变电站主要是以变压器容量的10%～50%来确定容量；其次是线路，这需要了解不同的补偿方式所带来的对线路的损耗，输送无功功率是损耗线路的关键因素，应保持对线路损害值最小的基础上设定补偿容量，过高的容量加剧线路的老化、温度过高；最后要考虑用户的使用，关于用户的补偿容量，我国是有相关的条例办法指明如何确定容量的。总体来说，确定补偿容量需要权衡多方面的因素。因此在确定无功补偿容量时，我们必须根据具体的情况来选择具体补偿方式，这样才能更好地发挥无功补偿的效果，收获更大的经济效益。

5 结语

本文是基于农村配电的基本特点与情况来分析如何正确合理地分配无功补偿。在分析了无功补偿的基本原理后，本文提出了常见的三种分配方式，即集中补偿、分散补偿、个别补偿，分析了这三种方式的优缺点与适用范围，然后为如何确定补偿容量做出了对应的建议。这些均为农村运用无功补偿提出了有效的参考意见，并且阐述了科学地在电网中运用无功补偿设施，将有利于电网的稳定发展，使用电用户有良好的用电体验，降低了设施的损害率。从经济上来说，对于农村如何在用电上提高经济效益提出有效的方法，是具有一定参考价值的。

参考文献

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（责任编辑：秦逊玉）