金华送变电工程有限公司三为电力分公司 浙江省金华市 321000
摘要：目前，在电力系统网络中的各个部分和各个环节以及各个设备，都会消耗掉许多的无功功率，当然这对10千伏及以下配电网也是如此，10千伏及以下配电网处于电网的最末端，如何正确的进行节能降耗和改善电压质量，对供电企业来说就需要采取相应的有效措施，搞好低压无功设备的补偿率，提高用电设备的电能利用率，改善功率因数，并且还要合理的选择无功补偿点和确定的补偿的相应容量，就可以有效的降低能耗的成本和发电的成本。但是对供电企业来说，10千伏及以下配电网的无功分布是十分严重的不合理，再加上当前电网企业在配电网中投入的补偿设备少以及投运率低等现象也是一直存在的。
关键词：10千伏及以下；配网电容；无功补偿；节能分析
引言
配电网无功功率补偿是改善电压质量和节能降耗的有效途径。合理选择无功补偿点和确定补偿容量，不但可以维持电网系统的电压水平和稳定性，而且还能够有效的避免无功的远距离传输，从而降低能耗和发电成本。但是，与用电量的增加速度相比，配电网的建设速度相对较慢尤其是无功分布不合理、补偿设备少以及投运率低等现象一直存在，致使难以保证系统运行电压，同时电网能耗问题也越来越明显。笔者根据实践经验对10千伏及以下配网电容无功补偿及节能进行了初步的分析与探讨。
1 10千伏及以下配网无功补偿存在困难的方面及难以解决的问题
一是配电线路的组合较为复杂。由于闭环设计的配电网络结构多为提高供电质量，10千伏及以下配电网除了考虑基本的功率平衡和电压约束等条件限制外，在考虑10千伏以及以下配电网各种其他客观条件的限制方面下的功夫及采取的措施较为欠缺，不能够形成合理科学的解决方法。虽然供电企业可以在配电网运行达到较好的补偿效果，但是对配电网的分支线路的复杂性以及施工的艰巨性同样会给出不一样的效果，因此使得无功补偿优化算法更为复杂。二是对10千伏以及以下配电网的约束条件较多。在10千伏配电网的无功补偿，在一般的正常情况下，所有的配电线路出线的变电站在优化中一般情况下是相互独立的，但是如果采取多种组合方式的配电线路运行方式，尽管可以通过潮流计算优化的变电站选址位置，但由于人口密集，还可能会造成一些配电线路及配电设备的无功补偿工作更加的难以实现。此外，10千伏以及以下配电网常见的制约因素包括线损约束，线路容量约束等等。三是相关的10千伏以及以下配电网因素短期变化大。10千伏以及以下配电网是直接面向用电客户的，近阶段无功补偿工作难免需要充分考虑远期发展的相关要求，在相应的供电企业供电区域的具体分布情况下，短期时间内容易产生较大的变化，另外整个配电网也需要适应各种变化做相应的调整。
2 重要性
为改善现代城市整体市容市貌，电缆线路在城区配网建设中应用越来越广泛，电缆线路的电容充电特性相比于同等电压等级的架空线路更加明显，一旦线路过长，在线路轻载和负荷低谷时段，则会出现电压升高越限、无功倒送等问题，危及相关电气设备安全。相关研究表明在变电站内及用户侧安装电抗器进行电压控制，效果并不明显。因此，亟需通过在配网10千伏线路中配置无功补偿设备来改善配网无功分布，达到改善电压质量的目的。由于配网线路节点众多，在何处配置多大容量无功补偿设备成了解决问题的关键。
3 优化措施分析
3.1按电容器是否投切进行分类
在配电网中，用于无功补偿的并联电容器组可以分为不可投切电容器组和可投切电容器组两大类。
3.1.1采用不投切电容器的固定补偿方式
此类补偿方式具有结构简单、投资小等特点，是我国配电网早期发展过程中最主要补偿方式。但是，这种补偿方式具有很多问题，如果根据最大负荷来补偿，那么非常容易导致在负荷低峰期即后半夜电压较高时电容器不能自行切除，从而产生无功过剩的现象；如果根据最小负荷来补偿，那么在多数时间内就难以满足系统必要的无功需求。
同时，由于电容器可能会与邻近变压器发生谐振而损坏变压器，电网运行的安全系数就会降低。另外，这种补偿方式并不能有效的缩小电压的波动范围，而只能提高用户侧的电压水平，并未真正解决无功不足的问题。这种补偿常常比较适合于负荷随时间变化不大的条件下，难以满足现代电力系统快速发展的客观需求。
3.1.2使用可投切电容器组分组投切的动态补偿
嵌入式自动化技术的快速发展显著的改善了电容器投切装置的控制器，可以根据电压、无功、时间、功率因素和无功等进行分组、分相、分时投切电容器组来满足必需的无功需求，有效的解决了固定补偿所存在的问题。对于季节性负荷和日波动较大负荷而言，电容器自动投切装置都可以为系统提供有效的无功补偿容量。但是，在投资方面，与固定补偿的电容器装置经济性相比，电容器自动投切装置成本相对较高，经济性不容乐观。
3.2 10千伏线路杆上无功补偿
10千伏线路杆上无功补偿方式（方式3）是指在配电变压器高压侧节点和10千伏线路加装由电容器组构成的线路补偿装置，其中最为普遍的是将并联电容器组安装在电杆上形成单杆补偿或者双杆补偿。这种补偿方式的主要优点表现为：①成本较低；②作用于补偿线路上的无功缺额，达到就地补偿的目标，降低10千伏线路能损；③提高配电网功率因素，降低线路损耗升高电压。不足之处是：①不能补偿变压器缺少的无功；②受环境因素影响大；③需结合其他补偿方式。
3.3 10千伏以及以下配电网无功补偿的实际节能方案
（1）确定10千伏以及以下配电网中配电线路的补偿容量。对于10千伏以及以下配电网，供电企业的相关专业人员在设计、工作以及开展无功补偿计算时一定要以最大程度地降低配电网中的线损为最佳的设置原则。在当前电网运行的一般情况下，无功补偿装置的容量最好为线路平均无功负荷的66%，在对10千伏以及以下配电网的配电线路上的无功补偿装置的容量进行设置时，在安装无功补偿装置时，一定到对待装10千伏以及以下配电网的线路的实际负荷情况进行全面的调查、分析。（2）确定好10千伏以及以下配电网装置的安装位置。对于10千伏以及以下配电网无功补偿装置安装的位置和补偿点的容量要进行合理的规划，及时修补出现的线路损坏，保障电力能源的可持续利用，不断满足经济发展对电力能源的需求。在安装无功能补偿装置时，要以达到就地平衡为原则，减少10千伏以及以下配电网主线路的无功用电流。
3.4无功补偿装置在10千伏及以下配网中的节能效果
本位作者以自己单位的10千伏以及以下配电网对无功补偿的具体事例进行了说明，对金华供电公司在无功补偿装置运用到10千伏及以下配网中的节能效果进行了简要的分析与说明，希望能够给各位同行提供借鉴与参考。金华供电公司的实际低压配电网中，有变压器的型号为S11-M-200/10。分析后配电系统一个月的运行过程得出，其功率因数已经由没有安装配电网无功补偿装置时的0.57提升到了现在安装补偿装置时的0.86，提高的幅度是相当大的，这直接给金华供电企业及用电客户带来十分显著的经济效益。
结语
本文分析了10千伏以及以下配电网存在的问题，配网电容无功补偿的分类、规划原则以及重要性，同时简要介绍了无功补偿装置在10及以下配网中的节能方法。从目前来看，我国配电网无功补偿仍有很多不足之处需要加以改善和提高，这对于电力系统实现降耗节能的目标具有极为重要的作用。
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