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农村配电线路的无功补偿及合理分配

发表时间：2021/8/9 来源：《中国科技信息》2021年9月中作者：成柱荣

[导读] 农村地区有很长的配电线。适当的配电无功补偿可有助于增强功率因数，提高农村地区人民的生活质量。

广东电网有限责任公司潮州湘桥供电局成柱荣

摘要：无功补偿是确保供电品质和延长电路寿命的关键。农村地区有很长的配电线。适当的配电无功补偿可有助于增强功率因数，提高农村地区人民的生活质量。本文通过探讨了农村电力供应如何无功补偿的问题。并说明了如何根据实际电流情况分配补偿容量。
关键词：农村配电线路；无功补偿；补偿方式；补偿容量
        减少停电对电力部门提高电网效率和运行经济性构成了真正的挑战。也是电气系统研究的主要方向之一。通过适当配置电力系统，对非功能负荷进行最优补偿。它不仅有助于维持电力系统的电压水平和运行稳定性，而且有助于减少网损，使电力系统安全、经济地运行。无功补偿已成为电网不可分割的一部分，农村供电中，电压普遍不足，终端电压降低，运行效率低，供电稳定性降低，无功补偿装置不仅提高供电效率，而且降低线路损耗然而，如果不进行区域分析就使用无功补偿，可能导致整个农村地区的电网电压大幅波动。
        一、无功补偿的基本原理与原则
        1.无功补偿的基本原则。在供电过程中，由于效率低于网络操作的电量和电压，因此消耗了大量能量。因此，电力系统不需要安装补偿设施。无功补偿的直接影响是提高能效，但电网中有两种输出功率:有功和无功功率。当电感性装置无法将电能转化为功能电能时，运行所需的电能称为“无功功率”。无功功率运输对线路设备危害很大。当由输电系统提供时，在设计该系统时必须考虑有功和无功功率。补偿装置的无功功率提供稳定电压和少量损耗，因此无功通常由电容器补偿，以避免因系统传输无功功率而引起电压降、线路损耗和低经济效益。提高供电效率，减少各种电路设备的损耗，即无功补偿。
        2.基本原则。无功补偿的基本目标是提高供电效率，减少运输过程中的无功损耗。特别是，执行无功补偿方案必须以农村无功的实际需要为基础，只有在考虑到经济利益后才能确定补偿方式。其次，农村地区有独特的用电模式，距离大、分布广，明确用电周期。因此，在规划未来电网时，有必要精简补偿装置和变电站，以改善终端低电压问题。根据农村人口的分布情况，补偿可以采取集中补偿和分散补偿相结合的形式。分散补偿方法通常在农村地区使用，既可以缓解过度公交电压集中补偿的问题，又可以缩短无功功率输电距离，从而产生经济和实用影响。
        二、农村配电线路的特点
        农村地区的大部分供电网都使用分散的多支辐射，密度低，伴随着农业的季节波动，峰谷差大，电气设备差。与城市工业配电网相比，供电半径长，导线细，配电变压器平均负荷低，能耗率高低。因此，无功负荷的农村配电线路高，线路功率因数高，压降末端高。农村配电线路分散无功补偿与35kv及以上变电站集中补偿相比，具有以下优点。
        1.为了提高末端用户的电压水平，农村配电线路大多过长、过载，如高峰时段，末端电压往往10-15%，分散补偿会使附近的末端电压升高，对于结构不合理、尚未改造的线路尤为明显。
        2.变电站集中补偿用大容量电容器组受系统电压波动和负荷频繁投切的影响，母线和设备的冲击以及谐波放大的输入电流和过电压给运行管理带来不安全因素，影响设备的使用寿命。电容器分散在电路上，直流母线电容器的容量可以相应减小。在这种情况下，集中装置电容器的应力集中补偿主要用作调压手段。
        3.运行方式由于改变和缺乏其他调压手段，变电站的母线电压往往很高，变电站的电容器组往往被迫退出，进行输电线路分散补偿时，只要电容器提高投运率选择电容器分接点和安装位置。
        4.变电站母线集中补偿不会减少10kV线损线路的接线，而分散补偿则会减少电路的无功传输，大幅减少线损，提高有功传输线路的能力。

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        5.分散补偿的每千乏投资约占中小型集中补偿电容器组的每千乏投资的三分之二，因为每组容量较小，通风散热好实践证明，只要电容器选型、配置和安装正确，电容器的年损坏率低于集中补偿，维护简单。
        三、无功补偿方式的选择
        1.配电变压器低压补偿。配电变压器低压补偿是最常用的补偿方法。主要目的是提高配电变压器用户功率因数，实现局部无功平衡，减少配电网损耗，提高电压质量。但是，由于配电变压器数量众多，低压补偿装置安装在许多分散的地点，给运行和维护带来了巨大挑战。
        2.变电站集中补偿。变电站集中补偿装置包括电容器、调相机、静态补偿器等。主要目的是平衡电网无功功率，补偿主变压器和变压器附近的无功损耗。集中补偿提高了系统的限位母线电压，减少了主高压电路的无功损耗。这些补偿装置通常连接到变电站10kV母线的10kV总线上。便于管理和维护。但是，这种补偿对减少变电站以下10kV配电网的损失影响不大，特别是对变电站外线路的损失影响较小。
        3.线路无功补偿。在10kv配电线路上安装无功自动补偿装置是降低无功电流、线损减少、是功率因数提高的有效途径。线路无功补偿装置安装在变电站补偿与配电变压器低压补偿之间。补偿主要是线路产生的无功和空载配电变压器及负载损耗。通常安装在线路配电变压器组的分支上低压无功补偿与变电站集中补偿相比有两种集中和分散补偿模式，实现了维护与就近补偿之间更好的平衡。在保证补偿作用的同时，维护没有显着增加。对于季节荷载特性明显的长、农村线尤其如此。
        四、农村配电线路的无功补偿容量的确定
        在电力分配的设计和规划过程中，必须确定补偿能力，这主要是因为补偿不仅过高，不仅不会减少损耗、提高效率和减少用户电费，而且还会对整个电力系统产生不利影响因此，需要准确地计算和分析补偿能力。合理匹配时，需要确定配电网的不同负荷类型。
        1.集中在主线末端的负荷。对于此类线路，用户主要通过现场补偿来完成无功负荷。
        2.在主线上平均分配负荷。当一组电容器位于一条线上时，平均负荷条件下电容器的最佳容量是该线无功负载的三分之二，其位置是输电端线路的三分之二。电容器配置应考虑两个重要因素:第一，当负荷较低、较高和不稳定时，用户电压不应超过电压偏移位置；其次，容量不能产生超前的功率因数。
        3.负荷在主线上平均分布。分支通常为60°和90°，电容器配置为60°最合适的容量是无功负荷的80%，最合适的位置是传输电端起五分之三；90°时，最合适的容量是反应负荷的80%，该负荷位于传输电端起线路的三分之二。一般而言，无功补偿是指有效使用电力，必须适应实际情况，并保持一定程度的经济效率。需要平衡资本投资、维护成本和电力收入。在分析确定配电网无功补偿方案时，应考虑变电站、电路和用户的利益:首先，不同变电站不同的电压负荷值对电压变化调节方法有不同的要求。一般而言，变压器容量主要由变压器容量的10%至50%决定；其次，变压器容量由变压器容量的10%至50%决定无功功率是线损的关键因素。补偿能力必须设置为保持电路的最小损坏值。容量过大会加剧线路老化和温度过高。
        本文从农村配电的基本特点和现状分析了无功补偿的正确合理分配。在分析无功补偿基本原则的基础上，提出了常见的配电方法，分析了方法的利弊及其适用范围，并就如何确定补偿能力提出了相应建议。电网中使用不足的补偿设施将有助于稳定电网，用户有用电良好的经验，降低设施损坏率。从经济角度来看，提高农村能源效率的高效方法。
参考文献：
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