农村10kv供电线路电网无功补偿装置设计与研究

李艳超

关键字：供电线路 无功补偿 功率因素 供电质量

电能的供应对促进农村的发展具有积极的价值，而基于农村供电线路在设计及配置上相对较低，电网供电质量常受到影响，如有功功率低及安全性能差等对其供电安全造成了严重影响，且影响了其经济效益。功率因素对供电质量的保证具有积极的价值及意义。结合现有供电系统运行而言，耗能大为主要的问题。而加大电网无功补偿技术在变电线路中的应用应作为实现节能的关键进行考虑,以便为后期该技术的应用及保证供电质量提供参考及借鉴。

1 影响供电网络供电质量因素分析

基于现有供电网络实际情况，从供电本身因素考虑，功率因数属于供电网络运行的主要因素，即通常，该值的控制应在0.8-0.9范围内,如大于0.9,这说明电网供电质量好，而当功率因数小于0.8,则表示电网供电质量差,应采取措施。实际供电中，如发现或检测所得功率因数小于0.5,供电线路将停止供电,以确保供电的安全性及保证其经济效益。从供电线路运行而言，对于供电线路功率因素对供电质量的影响，主要有以下几点：其一，在电网供电电压及负荷一定的情况下,功率因数越低则电流越大；而在供电电网阻抗越大的情况下,电网损耗大,电能浪费多。其二，电网供电中,由于从传输电流增加,进而造成电网压降增加,则必然造成电网的电压降低。综合以上考虑，采取有效技术保证功率因数在0.8-0.9范围内，可为提高供电质量发挥积极价值。

2 农村中压配电网无功补偿应用现状及实施无功补偿的必要性讨论

2.1 农村中压配电网无功补偿应用现状分析

综合现有农村配电网实际情况,对于其电网运行而言,耗能大是主要的问题。无功补偿技术的应用可解决以上所述的耗能问题,可起到节能及保证供电效率的目的。结合现有情况,应用无功补偿技术现状主要包括以下几方面内容,具体如下：其一,设备的选择是该技术取得较好应用的关键,如设备的可靠性问题。现有无功补偿应用中，由于设备故障而造成的事故比较常见，使得该技术应用受到限制。其二,系统设计问题,如控制方式的选择等,采取常规的控制技术很难起到应有的作用,且耗费人力等严重,不利于后续的运行管理。其三,补偿容量的确定问题,如一般情况下无功补偿容量占变电容量的20%左右,如大于该数值，应对系统进行重新设计,以满足无功补偿要求及实现最佳效果。

2.2 农村电网实施无功补偿的必要性讨论

结合现有农村电网供电质量差及安全隐患多的问题，在对农村电网实施无功补偿技术用于改变供电质量的必要性主要有以下几点，具体如下：其一，无功补偿的使用对于降低点网中的有功功率损耗和电能损失具有积极意义。利用线损与功率因数的平方成反比的原理，当受电端安装无功补偿装置，可以减少负荷与电源间的功率传输，减小系统中无功功率的比例份额，从而提高功率因数，降低线路损耗。其二，改善电压质量。即当线路中的无功功率减少后，电压损失也会逐步减少。其三，提高设备的供电能力，即当设备的视在功率一定时，如果功率因数提高，有功功率也随之增大，对于保证供电能力具有积极作用。

3 农村配电网无功补偿主线路无功补偿系统设计分析

3.1 10KV配电主线路无功补偿系统设计分析

从变电站无功补偿的设计来讲，其主要结构应包括以下几个组成，如包括补偿支路、采集支路、微机控制等部分。以上三个部分，在其应用中存在不同的功能。如补偿支路主要是由真空断路器、进闸管阀组及电抗器等组成。采集支路又有互感器、模数转换芯片等组成。实现对无功补偿系统的设计，可从以下方面进行考虑：其一，补偿支路的设计，可通过TSC阀组来对信号实现控制，以最终达到控制对整个补偿回路控制的目的。其二，转换支路的设计，可通过互感器的使用实现调压及稳压的目的。其三，微机控制，如通过有效的数据采集及分析，对整个电网的供应情况进行了解，并实现对无功补偿功率的控制，可使得控制更加的安全及有效。具体设计示意图如下图1所述：

图1 10KV变电站无功补偿系统设计示意图

3.2 配电线路主接线方式的选择与分析

关于实施对农村无功补偿设计，相关单位及人员应采取有效的措施加以应对及保证供电质量。而对于该种问题，做好主接线的选择及控制是关键，也是重点，以下将对其进行分别分析与论述，具体如下：

1）接线方式选择；如对于高压电容器组，则采用一次接线方式进行接线。如目前采用的有：单星型接线。而电容器的电压的规范也有多种，为了适应多种电压等级的系统；需要采用不同接线，具体常见接线方式如下图2所示。

2）低压电容器组的一次接线方式采用分散补偿时，额定电压为400V的电容器接线有两种：即单独补偿时电容器直接连接至用电设备与带有放电电阻经过单独开关和熔断器。而对于该种接线方式，如下图3所示：

图2 高压电容器组节选方式选择

图3 低压无功补偿装置接线图

关于以上两种接线方式，其应在实际应用中根据供电方式、线路的布置情况对其进行选择与确定，以保障供电线路的接线安全及保证供电质量。对于该种情况下，结合实际情况，结合供电方式情况，可综合具体情况进行应对。

3.3 实施效果分析及评价

在配电网络运行中，由前面所提到的功率因数越高，则电网在供电中为用户所提供的有用功率则越大，即电能的有效利用率则越高。无功补偿设计将起到很大作用。如以某10KV供电线路来讲，该线路有功负荷为3000kw，线路总长度约5.0km，下、线路所选用的导线电阻率值为0.33/km。通过测算，在未加无功补偿设备的情况下其功率因数为0.8，通过计算，线路电压需在达到10.6kv的情况下才能保证供电线路负荷端10KV的供电电压要求。而对于此，为提高电路功率因数及减低无功功率，采用无功补偿技术对其实施改造，如将功率因数提高至0.95以上，则线路的压降为0.417KV，即比未采用无功补偿技术前有效下降，从电压、电阻与功率的关系可以得出，线路的损耗有了明显的减低，进而使得电路有效功率提高，可实现较好的经济收益及价值，可在日常线路管理中推广使用。

4 结束语

综上所述，电网供电质量是各供电单位控制的关键，也是这些年各电力公司重点突破的重点课题，而无功补偿的技术的应用很好解决了上述问题，对提高供电质量发挥了重要作用。无功补偿是保证供电安全及质量的关键技术，相关单位及人员应采取有效措施加以应对，以实现供电安全的有效管理即使用。