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无功补偿技术在10kV配电网自动化管控中的应用

发表时间：2020/11/26 来源：《基层建设》2020年第22期作者：陈伟祥刘松范

[导读] 摘要：文章从10kV配电网自动化控制中无功补偿技术的应用实际出发，主要探探了补偿点和补偿容量以及补偿位置的确定，以及无功补偿技术的具体要求与设备的管理与维护，希望发挥一定参考作用。

        东营方大电力工程有限责任公司
        摘要：文章从10kV配电网自动化控制中无功补偿技术的应用实际出发，主要探探了补偿点和补偿容量以及补偿位置的确定，以及无功补偿技术的具体要求与设备的管理与维护，希望发挥一定参考作用。
        关键词：10kV配电网；自动化控制；无功补偿技术
        1.配电网无功补偿概述
        无功补偿，是通过在电网中安装无功补偿设备，诸如并联电容器等，提供感性电抗消耗的无功功率，实现线路输送无功功率的减少和电能损耗的降低的目的。无功补偿有利于确保电力系统的安全稳定运行。无功补偿所需的投资较少，且具有良好的降耗节能效果。配电网中常用的无功补偿方式主要有以下四种：（1）变电所的集中补偿。（2）配电线路的分散补偿。（3）负荷侧集中补偿。（4）用户负荷的就地补偿。
        2.10kV配电网无功优化自动控制系统
        随着经济的发展和技术水平的提高，无功补偿技术在配电线路和10kV配电网络中得到了广泛的应用。在10kV配电网中，运用无功补偿技术，可以通过利用变电站调度自动化系统加强对线路参数的控制，通过对现场电压的利用实现对电容器的投切。在配电线路中，应用10kV配电网无功优化自动系统，可以有效补偿动态，改变传统的无功补偿装置存在的问题，实现对分散化问题的解决。对于我国的无功补偿装置发展而言，要加强对无功优化自动控制系统的应用，调整整个运行过程。在补偿器中，通过对远程投切控制的利用，实现对补偿器作用的充分发挥。有必要将多台补偿装置应用于变电站上，对每一条馈线进行充分使用。在使用馈线的过程中，可以对多台补偿器同时运行提供保障，并有效保障效率和工作质量，从而保障整个线路的运行。补偿器之间是相互独立的，因此，补偿器之间不会对信息进行交换。在10kV配电网无功优化自动化控制系统的使用过程中，要根据实际情况，对线路的具体运行进行充分的考虑，在线路的整体运行中，做好补偿器之间的线路运行工作。
        从当前较为普遍应用的无功优化自动化控制系统来看，运行于调度中心的上位机处于核心地位，能实现对远程投切控制的补偿器综合协调。上位机无功优化自动控制系统，要根据线路运行的实际状况，实现对各补偿器运行的充分协调。
        3.10kV配电网自动化控制中无功补偿技术的实践探索
        3.1确定补偿点和补偿容量
        在10kV配电网无功优化自动化控制系统中，补偿点和补偿容量占据着极其重要的地位。在补偿点和补偿容量中，10kV配电网的线损，是关键性的因素。10kV配电网的线路损耗主要来自于两个方面，一个方面是无功电流产生的线路损耗，另一个方面是有功电流产生的线路损耗。整个10kV配电网中的无功损耗，主要由配网变压器中的无功功率损耗和配电线路产生的无功线路损耗组成。对于无功线路损耗，要采取有效措施减少无功电流，以减少无功线路损耗。配电线路无功补偿即通过在线路上安装补偿装置实现无功补偿，这就出现了补偿点和补偿容量。线路补偿点不宜过多，补偿容量也不宜过大，避免出现过补偿现象。实现预期目标的关键，是对补偿点和补偿容量进行确定。当前，基于非节点的补偿算法是较为成熟的做法。它通过对遗传算法并行寻优特点的利用，实现对最佳补偿位置和补偿容量的确定。算例分析显示，在无功补偿设备费用没有增加的前提下，“非节点”的补偿方式能实现电压水平的进一步提高，并能实现线损的有效降低。
        3.2确定补偿位置
        对于预期目标的实现，10kV配电网无功补偿装置的位置选取，具有至关重要的影响。对于无功补偿装置安装位置的选取，要严格遵循“就地平衡”的原则，在最大限度有效减少主干线上无功电流。从10kV配电网自动化控制中无功补偿技术的实践探索来看，一条线路需要安装一台无功补偿装置，其补偿柜通常在线路负荷的2/3处安装。通过对无功补偿容量的科学合理配置，对电容器最佳装设地点进行合理选择，能有效改善电压质量，有效降低对线路的损耗。3.3无功补偿技术要求从10千伏配电网自动化控制中无功补偿技术的实践探索来看，在10kV配电网中，无功补偿技术参数要满足以下几个方面：（1）泄漏比距要不小于24mm/kV。

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（2）投切开关要采用高压真空接触器。（3）接线形式要采用单星型，且中点不应接地。（4）电容器组带自放电电阻要在5分钟之内，使电容器组的剩余电压，由工作电压降到50V以下，要在10分钟之内，实现放电完毕。（5）线路用电流互感器要采用LZKW-10型开启式。（6）箱体要采用不锈钢材质。（7）要采用镀锌的铁构件。（8）额定电压是10.5kV，要将最高工作电压保持在12kV以下。（9）所有连接都要采用铜排或者铜绞线，并将端子铜材引出。（10）对于电容器的保护，过流、过流速断、过电压、欠电压、零序、电容器放电时间禁合，将电压电流±0.5%作为测量精度。
        3.4管理与维护对无功补偿技术
        设备的管理与维护，直接影响预期补偿效果。因此，在对10kV配电网安装了无功补偿装置之后，要加强现场的在线动态管理，对无功补偿装置进行细致的考察，确保无功补偿装置按照设置方式和参数实现自动投切。同时，要加强对无功补偿装置的日常维护和管理。
        4.案例分析
        某10kV的农排线路，其平均负荷为1280kW，最高负荷为2700kW，最低负荷是400kW。该农排线路的自然功率因数cosφ1为0.75，且装设有补偿容量为180kvar的固定电容器。该农排线路是某市110kV变电站出线的一条10kV配电线路。
        该农排线路的全长是36.45km，线路供电半径是10km，主干线路导线为LGJ-70，其余为LGJ-50、LGJ-35，其中以LGJ-35居多。该农排线路主要用于居民生活用电以及农业生产灌溉、蔬菜冷藏储存用电等。在夏秋季节，该线路的用电负荷较大，昼夜负荷变化较大。通过更换导线以实现导线截面的增加，安装分散式无功补偿，虽然在一定程度上降低了线损，但线损依然保持着较大的绝大值。2016年底，该农排线路的线损率为9.85%。为实现线损率的进一步降低，供电公司采用户外高压无功自动补偿装置。在10kV线路上使用户外无功补偿装置是一种无功分散补偿。该装置采用了编码自动投切，能根据负荷的变化实现对电容器的自动投切，最大限度降低线路的无功潮流。将无功自动补偿装置安置在10kV线路的适当位置，可以有效降低线路损耗，获得良好的经济效益。
        该线路安装了无功自动补偿装置之后，有效提高了线路末端电压。该线路安装的无功自动补偿装置，有以下特点：（1）根据线路的无功变化，能实现对电容器的检测、分析与计算控制；（2）该装置采用电压无功综合控制，具有更高的准确性；（3）率先实现了分级、多级编码投切，提高了高压线路无功补偿的准确性；（4）通过各种通讯方式，诸如无线通讯模块等实现了进程控制和遥测遥调。另外，该无功自动补偿装置中的控制器，能根据电压互感器和电流互感器的实时数据进行判断和处理，实现对电容器投切的控制。控制器的指令，主要通过真空接触器接受和执行，以实现电容器的投切动作。对无功自动补偿装置的短路保护主要通过户外跌落式熔断器实现。当短路故障出现时，跌落式熔断器会自动跳开，减少对装置和线路的损害。
        针对该线路较长、分支负荷较大、负载自然功率因素较低的情况，供电公司采用了两点集中补偿方式。电力公司对该线路的户外高压无功补偿装置实施了安装调试，并投入运行。在设备投入运行之后，明显提高了线路的功率因素，且提高了线路末端电压，另外，线路无功下降了700kvar，有效实现了线损的减少，实现了供电质量的提高。
        5.结语
        无功补偿技术在10kV配电网自动化控制系统中取得了良好的应用效果，但仍然需要继续改进无功补偿技术。要加强10kV配电网自动化控制中无功补偿技术的实践探索，在实践中，采取科学合理的技术措施和实施方案，完善无功补偿技术，有效实现配电网的自动化控制和节能降损。
        参考文献：
        [1]伏磊．无功补偿在10kV配电网自动化控制系统应用分析[J]．数字技术与应用，2012，（3）．
        [2]王鑫．无功补偿在10kV配电网自动化控制系统的应用[J]．科学与信息化，2017，（2）．
        [3]郝天壮．无功补偿在10kV配电网自动化控制系统的应用[J]．中国科技投资，2016，（26）．