浅谈10kV配电线路的无功补偿

龙田广

摘要：电力系统无功功率补偿和无功功率优化是电力系统安全经济运行、降低损耗的重要组成部分。文章讨论了10kV配电线路的杆上无功补偿方式，主要包括10kV线路无功补偿补偿点个数的选择、补偿位置的确定、补偿容量的确定等内容；分析了无功补偿装置运行管理要求以及线路电容器补偿的特点，并结合实际对10kV线路无功补偿的效益进行了分析。

关键词：10kV配电线路；无功补偿；补偿位置；补偿容量；电力系统 文献标识码：A

中图分类号：TM714 文章编号：1009-2374（2016）24-0148-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.24.074

无功功率和有功功率一样是输配电网中不可缺少的组成部分，无功功率对配电网乃至整个电力系统的正常运行都是十分重要的。长距离输送无功功率会造成有功功率的损耗和电压质量的降低。无功补偿的要求是：集中补偿与分散补偿相结合，以分散补偿为主。一般在负荷密集的地方进行补偿，不仅要求在变电站母线进行集中补偿，同时也要在配电线路、变压器和负荷侧进行分散补偿，以实现无功的就地平衡。由于负荷侧随机补偿、随器补偿、随荷补偿等补偿方式的不充足或根本没进行补偿，10kV线路上仍存在大量的无功负荷。在10kV线路上并联电力电容器进行就近补偿，减少无功在线路上的长距离输送，降低线损，这就是本文所讨论的10kV配电线路的无功补偿。

1 10kV线路无功补偿的设置原则

在配电线路杆塔上并联电容器，以实现对线路无功补偿的方式，需同时考虑线路补偿点的个数、补偿点的位置以及补偿容量。下面以一条普通的10kV配电线路的干线运行情况为例，说明补偿点数量、位置及补偿容量的确定原则。

1.1 补偿位置的确定

无功补偿装置安装地点的选择应遵循无功就地平衡的原则，尽可能减少在主干线上传输的电流。电容器组在10kV线路上装设位置的计算公式：

Li=2i/（2n+1）L

式中：L为线路长度；n为电容器组数；Li为第i组电容器的安装位置距线路首端的距离；i=1，…，n。

1.2 线路无功补偿容量的确定

配电线路安装电容器组的容量选择是按最大限度降低线损的原则来确定的。对于一般情况而言，当该配电干线中有n个补偿点时，得到第i个补偿电力电容器补偿容量的计算公式：

Qi=2iQ/（2n+1）

式中：Q为线路首端传输的总无功功率。

1.3 补偿点数量的选择

第i个补偿点的网损降低率：

η=[1-1/（2i+1）2]×100%（i=1，2，3，

…，n）

根据上式，得到网损降低率随10kV线路中补偿点个数变化的曲线如图1所示：

图1

由图1可知，随着补偿点的增多，网损降低率越高，补偿效益逐渐提高，在n=4时，网损降低率的增加已经变得很小，因此配电线路的补偿点一般不多于4个。

10kV线路补偿电容器装置一般安装在户外电杆上，一般不设自动投切装置，所以进行的是固定补偿。因此补偿的电容器容量应选择为线路流动的最小无功负荷，以避免无功倒送，所以应先实测用电低谷时的无功负荷，以得到线路的最小无功负荷值，再确定无功补偿容量。根据以上公式和原则，可总结补偿点数量、位置及补偿容量的关系如表1（Q为该线最小负荷时无功功率值，L为线路总长度）：

由表1可见：配电线路上安装的电容器数量越多，网损下降越明显，但同时也增加了投入的费用，对运行维护造成影响。而且随着电容器组数的增加，增加单位补偿容量对应的网损降低率减少，所以对于一般负荷均匀的配电线路，安装一至两组电容器为宜。

总的来说，配电线路上无功补偿装置可按以下三点原则来配置：（1）在负荷较重的10kV配电线路的支线上，可各安装一组电容器，装设地点在距支线首端的2/3处，补偿容量设置为该支线无功负荷平均值的2/3；（2）在干线距首端2/3处装设一组电容器，容量为经分支线补偿后全线剩余无功负荷的2/3；（3）10kV线路补偿的重点是长度较长的线路和负荷较重的线路，主要针对干线超过12km的，超过经济电流密度的配电线路进行补偿。对于那些负荷小的线路（铁损70%以上）暂不宜安装，以免深夜负荷小电压过高时增加铁损，从而增加

线损。

4 效益分析

以下选取白坭供电所的部分10kV线路作为实例，分析无功补偿在10kV线路上的应用效果和实际效益。白坭供电所的白坭变电站10kV金竹线、龙池变电站10kV甪里线属于公用线路，主要以居民用户为主，线路较长，用户数较多，用电高峰期线路负荷较重，损耗较大，经常有用户反映电压低的问题。

为此，在白坭变电站10kV金竹线的主干线安装两台无功补偿设备，负荷较重的分支线上安装一台无功补偿设备，共3个补偿点；在龙池变电站10kV甪里线主干线上安装一台无功补偿设备，负荷较重的其中一条分支线上安装一台无功补偿设备，共2个补偿点。2010年8月对白坭变电站10kV金竹线、龙池变电站10kV甪里线的无功补偿设备使用情况和用电负荷情况进行测试、计算。其中，白坭变电站10kV金竹线的功率因素由补偿前的0.9提高到补偿后的0.95。实际降低损耗50687kWh，按每月0.62元/kWh的電价计算，实际经济效益31426元；龙池变电站10kV甪里线的功率因素由补偿前的0.89提高到补偿后的0.95。实际降低损耗26287kWh，按每月0.62元/kWh的电价计算，实际经济效益16298元；龙池变电站10kV甪里线主要是农村负荷，线路较长，线路末端电压较低。安装无功补偿设备后，经测试，提高了0.38kV电压8V左右，减少了用户电压低的报障情况。

可见，无功补偿对提高电压质量起到了显著的效果。无功补偿不仅能够降低线路损耗，而且是一种有效的可行的调压措施，对10kV线路乃至整个电力系统都起到积极的作用，带来了良好的经济效益。

5 结语

10kV线路的杆上无功补偿和变电站集中补偿、配变低压补偿、用户侧就地补偿都是电网无功补偿的重要补偿方式，10kV线路的杆上固定补偿以线路无功负荷作为补偿对象，补偿效果较好、设备利用率较高、投资较小，但因为补偿设备安装于杆上，维护起来不太方便，同时易出现保护不易配置等工程问题。随着科技的进步和电力系统的发展，未来将会出现更多新型的、多功能的无功补偿设备，如近年的谐波无功补偿装置等，使电网的无功补偿方式更合理、更经济、更安全。

参考文献

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（责任编辑：秦逊玉）