配电网无功功率补偿方法的
配电网10kV电力线路无功补偿策略
配电网 10kV电力线路无功补偿策略2青岛欧赛斯环境与安全技术技术有限责任公司山东青岛266000摘要：通过调查发现，在我国电力系统中，10kV配电网电力线路的网损非常大，占比高达60％，是电力系统无功耗损中的一大半。
因此，通过对10kV配电网进行无功补偿，可以最大限度降低网损，推动电力事业的进一步发展。
因此，文章重点对10kV配电网电力线路无功补偿的作用和原则进行了阐述，并提出了相应的无功补偿策略，以降低配电网的网损。
关键词：10kV配电网；电力；线路；无功补偿；原则；作用1.配电网10kV电力线路无功补偿原理在电力系统电网运行中，变压装置和电动装置是非常重要的设备，他们同属感性负荷，在运行时需要无功功率的辅助，而无功功率来源于其他设备，因此，需要在电网系统中安装电容装置，以有效减少感性负荷的功率，最终实现降损目的，并保证电网系统的供电质量，此过程被称为无功补偿原理。
根据配电变压器的实际情况，若要使电能全部被有效利用，以降低电能损耗和能源的浪费，必须采取有效的措施和技术，安装无功补偿设备，使电力系统安全稳定运行。
但是，若未按要求安装无功补偿设备，或者在安装过程中，不按规定使用相关技术，配电系统会存在质量问题，导致电网系统的电压幅度波动较大，影响电网系统的正常运行，在使用无功补偿电容装置时，需要将各种影响因素考虑在内，结合其自身特点，可以将电容装置归为三角形接法和星形联接两种，在实际应用中，两种电容装置的使用频率都比较高，但二者也有非常大的不同之处；若使用的无功补偿电容装置为星形联接，则在电容装置发生短路问题后，电流则不大于电容装置额定电流的3倍；若使用的无功补偿装置为三角形联接，那么在电容装置发生短路问题后，则电流将超过额定电流的3倍。
在此种情况下，对电流的使用提出了非常高的要求，因此，在实际应用过程中，应谨慎进行选择，并密切注意电容装置的运行情况。
2.配电网10kV电力线路无功补偿的作用及原则2.1提升电压质量有效的无功补偿，可以使配电网10kV电力线路的电压质量得到大幅提升，满足各种人群对电能的各种需求，最大限度提升供电效率。
无功补偿的三种应用方式：分散补偿、集中补偿、就地补偿—海文斯电气
无功补偿的三种应用方式：分散补偿、集中补偿、就地补偿引言：近些年，随之电网系统的完善，用电量经营规模的进一步扩大，电力工程的供应紧张使大家想起了降损环保节能，使用了无功补偿装置。
文中系统化详细介绍了低压无功补偿技术，并深入分析每个部件的选型和成套设备装置的技术，并对现阶段无功补偿的问题进行了一定的探讨和科学研究，以求同行业探讨。
1、无功功率并非不作功，它实际上有很大的用途。
它实际上是电感线圈性电磁场贮能与电容器电容性静电场贮能。
在交流电系统中，无功功率就保持稳定。
因为客户大多数是电动机，变压器等电感生负载，务必用容性输出功率来平衡它。
因此，无功补偿常见电力电容器。
据调查，在电网损耗中，10%的损耗为有功功率，而 30%~50%的损耗为无功功率。
海文斯电气案例：煤矿的电动机耗费的电磁能占所耗电量的 70%，而因为设计方案和应用等层面的缘故电动机的功率因素通常较低，一般约为cosφ=0.70。
要想更改这类现况，就必须把无功补偿列入到电网整体规划中，而选用选用无功补偿节能环保，既能够充分挖掘电网发展潜力又能够提升电能质量。
2、无功补偿方式低压无功补偿的总体目标是保持无功的就地平衡，一般采用商业用地方式有三种：分散补偿、集中补偿、就地补偿。
集中补偿一般在主变、配电站，但其补偿路线及变配电站的无功要求，可以填补就地补偿和分散补偿不足差的无功功率。
分散补偿一般高低压配电室室进行，补偿容积依据用电负荷状况尺寸而测算来的。
就地补偿是对大空间的某些负荷进行的，在负荷周边进行补偿，能够较大的降低电力能源的损耗。
这三种补偿方式，以就地补偿实际效果最好是，缺陷是其资金投入大，补偿机器设备利用率不高，有奢侈浪费怀疑。
在一般状况下三种方式相互配合应用，能够将供配电系统的无功补偿到有效的水平。
海文斯电气：以煤矿低压无功补偿设备在动力科的具体运用中的实际效果为例：以动力科回路所供的诸多变压器中的的 2# 变压器为例。
变压器为我矿设备科供电系统回路，在低压侧改装800kvar 无功补偿电容柜，设置 cosφ为 0.95，低于限值则全自动资金投入电容器组。
配电网损耗及无功补偿
100%
（9–28）
在电力网的运行管理工作中，用总供电量减去总售电量所 得到的线损电量，称为统计线损电量，对应的线损率称为统计 线损率。
在统计线损电量中，有一部分是在输送和分配电能过程中
无法避免的，是由当时电力网的负荷情况和供电设备的参数决 定的，这部分损耗电量称为技术损耗电量，它可以通过理论计 算得出，所以又称为理论线损电量，对应的线损率称为理论线 损率。
如上所示，若按加权平均气温和式（9-13）计算电能损耗， 就完全计及了气温变化的影响。
由式（9-12）可见，当负荷不变时，Tjq= Tpj 。由于日气温变 化呈单峰型，日负荷变化一般有两个不等的高峰，所以在一昼 夜内或超过一昼夜的周期内，Tpj与 Tjq相当接近，以 Tjq代替Tpj 不会产生较大负误差。
3I
2 sd
Fr0[l1
(1
a)
2
l2
]
T
103
（9–26）
第三节 理论线损计算
一个供电地区或电力网在给定时段（日、月、季、年） 内，输电、变电、配电各环节中所损耗的全部电量（其中包 括分摊的电网损耗电量、电抗器和无功补偿设备等所消耗的 电量以及不明损耗电量等）成为线路损耗电量，简称线损
（9–6）
C 2 l
ln r2 r1
式（9–6）、（9–7）中，
（9–7）
C——电缆的电容，F；
ε——电缆介质的介电常数，F/m； tgδ——电缆介质反复极化损失角的正切值。 上述4类有功功率损耗代表了电力系统有功功率损耗的基本类型。 除此之外，高压线路上和高压电机中还可能产生电晕损耗，这 是比较特殊的一类，是由于到体表面的电场强度过高，致使导 体外部介质粒子电离所造成的有功功率损耗，因而它与导体的 表面场强和空气密度等因素有关。
配电线路线损、无功补偿(09)
2、无功补偿的目的：提高功率因数 （1）减少无功的占用比例； （2）减少无功电流在电阻上的电能损耗； （3）减少电压损失。
线路功率损失为
为了减少功率损失，只有减少线路输送 的无功功率。有功负荷不变时，感性无功 功率QL越大，损耗就越大，为降低无功功 率QL，通常是在电路中并联电容器，产生 电容性无功功率QC，补偿一部分QL。
式中：I0％—配电变压器空载电流百分数 Ud%—配电变压器 阻抗电压百分数 Se—配电变压器的额定容量（kvA） β—配电变压器 负荷率
注意： 1、补偿电容器可接在高压侧，也可接在低压侧，效 果是相同的。 2、现在使用的电容器有两种：干式金属化低压电容 器；油浸式高压电容器。 3、安装接线方式：通过低压熔断器直接接在配电变 压器二次出线，与配电变压器同台架设。存在问题 是，当电源缺相时可能发生铁磁谐振过电压。 4、补偿容量必须小于配电变压器的空载无功容量。 QC＝（0.95～0.98）Q0
主干、分支导线截面相同时，各分支长度相等
4）损失功率 三相三线a＝1，三相四线a值以主干线导线截面查表 5）多线路
式中： M 台区线路数 I 台区总电流 Re1 等值电阻
6）下户线 单相下户线
三相或三相四线下户线
解： 线路中电流为： 线路有功功率损失为： 线路无功功率损失为：
电容器熔丝保护接线图
5、电容器组投入或退出运行时的注意事项： 1）正常情况下，电容器组的投入或退出运行应根据系统无 功潮流、负荷功率因数和电压等情况确定。 2）电容器组所接母线的电压超过电容器额定电压的1.1倍或 的电流超过额定电流的1.3倍时，电容器组应退出运行； 电容器室温度超出±40℃范围时，亦应退出运行； 3）当电容器组发生下列情况之一时，应立即退出运行：电 容器爆炸；电容器喷油或起火；瓷套管发生严重放电、闪 络；接点严重过热或熔化；电容器内部或放电设备有严重 异常响声；电容器外壳有异形膨胀。
配电网的无功功率及无功功率补偿
Ｋｅ ｒ ｓ ｒａ ｔ ｎ ｐ ｗ ｒａ ａｙ ｉ；ｐ ｅ ｓ ｔ ｎ ｙ ｗｏ ｄ ：ｅ ｃ ｏ ｉ ｏ ｅ ；ｎ ｌｓｓｃ ｍｐ ｎ ａｉ ｏ
０ 前
言
功 率 Ｑ越大则 网络 中的 功率 损耗 泛 存 在 着 大 量 的感 性 负 ０Ｖ 荷 ，它们 在 系统 运 行 中会 引起 大 量 的无 功功 率 ， 降 低 系 统 的功率 因数 ， 成线 路 电 压 、 造 电能损 失 增 加 ． 直接 影 响着 电力企 业供 电质量及 经济效 益 。要想解
Ｓｈｏ ｏ ＱｎｕｎｄｏＭ ｎｅ ｅｔ ａ ｌｏ Ｈ ｒｏｒＥ ｇ ｅｒＱｎ ｕｎｄｏ ６ ０ ２Ｃ ｉ ） ｃｏｌ ｆ ｉ ａｇａ ａｇｍ ｎ Ｂ ｒ ｌ ｆ ａ ｕ ｎｉ ｅ，ｉ ａｇａ ０ ６ １ ，ｈｎ ｈ ｃ ｂ ａ ｎ ｈ ａ
Ａｂ 打ａ ｔＴ ｅ ｐ ｐ ｒ ａ ａｙ ｅ ｈ ｒｕ ｈｙ ｔｅ ｒａ ｔ ｅ ｐ ｗ ｒ ｏ ０ Ｖ ｉ ｒｂ ｔ ｎ ｅ Ｉ ｓ ｃ ： ｈ ｕ ｎ ｌｚ ｄ ｔｏ ｏ ｇ ｌ ｈ ｅ ｃ ｖ ｏ ｅ ｆ １ ｋ ｄｓ ｉｕｉ ｎ ｔ． ｅ ｉ ｔ ｏ ｔ
ｓ ＶＦ Ｑ ＝ ＋‘
第四， 降低发电机有功功率的输出。 第五 ， 造成低功率因数运行 ’
口 ｎ ‘
专而／ －
使 电气 设备 容 量不能 充分发 挥 。
、
一
２ — ７
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路功率损耗公式中看出
△ ＝
（ ×ｃ ；・ ｗ ＋ ）。
为额定 电压 。
决这一问题 ， 可采用无功补偿。无功补偿就是指在 电网感性负荷 中安 装并联 电容器等容性设备 ， 这些 容性设备可补偿 感性负荷所引起 的无功功率 ， 从而 减 少 无功 功 率在 电 网中的 流动 ，提高 功 率 因数 ， 改 善供 电质量 。 １ 无 功功率 凡有 电磁 线 圈 的 电气设 备 ， 园需 要建 立 电磁 场 故就要消耗无功功率 ， 日光灯镇流器线圈建立交 如 变磁场； 电动机的转子磁场靠从 电源取得的无功功 率来建立 ； 压器也 同样要 消耗无功 ， 变 才能使变压 器 的一次绕组 产生磁场 ，在二次绕组上感应 出电 压， 等等。所产生 的无功功率 ， 对供、 用电产生了诸 多不 良影响。首先 ， 由于输送无 功功率将引起有功 功率 损 耗 。 当企业 需 用有 功 功率 Ｐ为 一定 时 ， 功 无
10kV配电网无功功率平衡及优化补偿
式 中： △ ＿ 电压 损耗 （ ） Ｕ Ｖ： Ｐ 一线路 传输 的有 功功率 （Ｗ ； ｋ） Ｑ 一线路 传输 的无 功功 率 （Ｖｒ ｋａ ； Ｑ一补 偿投 入 的 电容 器容 量 （Ｖｒ ； ｃ ｋａ ） ｔ一线 路额 定 电压 （Ｖ ： Ｊ Ｎ ｋ） Ｒ 一线 路 电阻 、 电抗 （ 。 、Ｘ Ｑ） 从 上式 中可 见 ，无功 功 率 的 变化 将 引起 电压 降
分 区分压 就 地平 衡 ，同 时要求 有足 够 的无 功 调节 能
耗 ，并 保 持最 合理 的 电压 水 平 。 结合城 乡 电网建 设
与 改造 ，对 配 电网进行 无 功 优化 补 偿 ，实 现 电 网高 压综 合线损 率 降到 １ ％ ０ 以下 ，低压 线损 率 降到 １％ ２ 以 下 的 目标 。 ３ １ 配 电线 路 分散补偿 ．
载 率 低 ， 从而造 成 网络 功 率 因数变 化 频繁 ， 电网线 损 率 居 高不 下 。配 电 网所 需 要 的大 量 无功 功 率靠 主 网输 送 ，加 大 了线路 的 电压 损 耗和 网络损 耗 。在 受 电端 加 装并 联 电容 器 补 偿装 置 ，并按 电压 、功率 因 数 情 况 ， 自动投 切 电容器 组 ，控制 无 功潮 流 就地 平
ｌｋ ＯＶ配 电线 路存在 电压 过低 或偏 高 问题 ，其原
３ 无功优化补偿
由于 电 网 的 线 损 主 要 是 线 路 损 耗 与 变 压 器 损 耗 ，所 以配 电网 的降损 节 能 ，也就 是 对 电 网 中所 有 的 电力线 路和 变 压器 进 行优 化 。无 功 优化 的 目的是
与无 功 平 衡 ，对 于 电 网 电压 和 线损 尤 为 重要 ，关 系
到 电网 的经济 、安 全 、可靠 运行 。
10kv配电网无功补偿策略
10kv配电网的无功补偿策略探讨摘要：10kv配电网作为我国中低压配电网中至关重要的部分，在维持国家电力系统正常运行中发挥着关键作用，然而，近年来，由于配电网中各种现代化设备的大力应用，配电网中出现了较为严重的无功功率失衡状况，致使该配电网运行受到了严重的阻碍，开展有效的无功补偿工作迫在眉睫。
本文便是以10kv的配电网实施无功补偿作为主题，通过分析无功补偿的价值，谈论了无功补偿工作的几点策略。
关键词：10kv配电网；无功补偿；价值；策略中图分类号：tm421 文献标识码：a 文章编号：无功功率是维持10kv配电网中电压的稳定性以及电网持续健康运行的必要保证，一旦电网中的无功功率呈现出失衡的状况，势必会诱发电网电力能源应用效率的低下，或者是电网设备损害等问题，继而破坏到国家与人民的用电利益。
因此，新时期，电网技术维护人员必须积极地应对当前无功功率的失衡状况日益加剧的问题，正视无功补偿工作的重要意义，采取有效的方式与策略，努力推动无功补偿工作的顺利开展，以切实保证10kv配电网的健康运作。
一、10kv配电网中无功补偿工作的价值分析无功功率失衡问题是配电网运行中面临的较为常见的问题，若无功功率超出正常的状况，势必会造成配电网各负荷节点运行电压的降低，并增加系统的输送电流，继而使线损程度提升，降低电力能源的使用效率。
若无功功率不足，便会使系统运行的功率因素被迫降低，进而致使电压出现过大的波动，导致该系统的供电稳定性能受到威胁，不利于优化10kv配电网的综合供电服务工作。
因此，对10kv配电网实施无功补偿势在必行。
具体来讲，无功补偿的价值大致可以从以下几点内容来分析：1、提升电能使用效率10kv配电网运行状态中，配电变压器以及输电线路会不可避免地受到内部强烈电力磁场环境的影响，而难以做到传输中的电力能源百分之百向热能的转换，配网中各元件设备、线路的视在功率以及通行电流，会直接决定其转换出的热能的数量。
技术人员通过将无功补偿装置加设于10kv的配电网，实施对于各电容器的并联控制，可以充分地降低该输电线路以及各设备的通行电流值，继而实现有功功耗的大幅度减少，支持电能在最大程度上向热能的转换，从而可以有效提升电能的使用效率。
浅谈配电网无功功率补偿
２ ． １ 变 电站 补 偿
３ ． １节省企业 电费开支 所 谓变 电站 补偿 就是在 变 电站进 行直 接 提 高功 率 因数 对企 业 的直接经 济效 益是 补偿 。其主要 目的就是平衡 电网的无 功功率 ， 在 交流 电路 中， 由电源 供给 负载 的 电功 改善 电网的功率 因数等 ，提高终 端变 电所的电 明显的，因为国家 电价制度 中，从合理利用有 率有两种 ，一种 是有 功功率，一种是无功功率。 压 ，补偿主变压器 的无 功损耗 。其补偿 装置 包 限电能出发，对 不同企业 的功率 因数规 定了要 有功功率是 能够维 持所连 接电气设备正常工作 求达 到的不 同数 值，低 于规定 的数值 ，需要 多 括并联 电容器、 同步调相机等 。 的功率 ，也就是将 电能转化 为其他 能量的电功 收电费，高于规 定数值 ，可相应地减少 电费。 率，无功功率是不 具体 的，比较 抽象，它用于 ２ ． ２ 配 电线 路 补 偿 使 用无功补偿不但 减少初 次投 资费用 ，而且减 电路 内电能与磁 能的转化 ，从而可以建立和维 少了运行后的基本 电费。 配 电网中存 在大 量的 公用变 压器 没有 进 持 电气设备 的磁场 的电功率 。它并不是通过对 行低压补偿 ，无 功功率 的补偿 度受到限制。 由 ３ ． ２ 降低 系统 的 能耗 外做功来转化为其他形式 的能量 。 无 功功 率绝 不是 无用 功 ，它 的用 处 有很 此造 成很 大的无 功功率缺 口需要 由变 电站或发 补偿 前后 线路传 送 的有功功 率不 变，Ｐ ＝ 多 ， 比如 电动 机 需 要 建 立 和 维 持 旋 转 磁 场 ，使 电厂 来填 补，使 得大量的无功功率沿线传输 ， Ｕｃ ｏ ｓ ￣，由于 ｃ ｏ ｓ （ ｐ 提高，补偿后 的电压 稍 其转子转动 ，从而 带动机 械部分运动， 电动机 增大 了配 电网网损 。毫无疑问，配电线路补偿 Ｉ ， 为 分 析 问 题 方 便 ，可 认 的转子磁场就 是靠 转子从 电源获取无功功率建 也存 在一些缺点，那就是补偿点不宜过多 ，控 大 于 补 偿 前 电 压 ｕ。 为 Ｕ２ Ｕｌ 从 而 导 出 Ｉ ｌ ｃ ｏ ｓ ￣ １ ＝ Ｉ ２ ｃ ｏ ｓ ２ 。即 Ｉ １ ／ Ｉ ２ ＝ 制方法应该从简 ，便于控制 ，且其一般适于采 立 的 ｃ ｏ ｓ ２ ／ ｃ ０ ｓ （ ｐ ｌ ，这样线损 Ｐ减少 的百分数为 ： 用 分组空切控制 ；补充量也不宜过大 ，以防过 正 常 情 况 下 ， 用 电 设 备 不 仅 要 从 电 源 取 补 现象；保护措施上也应从简 ，一般采用熔 断 得有功功率 ，同时也要从 电源取得无功功率 ， 此 法 有 其 一 定 的有 缺 点 ， 因此在 电网中要加入一些无功补偿装置来补偿 器 和 避 雷 器 进 行 保 护 。
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第04期2011年2月
企业研究Business research
No.04FEB.2011
1引言
无功功率补偿是当今电气自动化技术及电力系统研究领域所面临的一项重大课题，正在受到越来越多的关注。
电网中无功功率不平衡主要有以下两个方面的原因：一方面是供电部门传送的电力质量不高；另一方面是用户的电气性能不够好。
这两方面的综合原因导致无功功率的不均匀分布和各种问题的产生。
显然，这些需要补偿的无功功率如果都要由发电端产生和提供并经过长距离传输是不可能的,最有效的方法是在大量需要无功功率的地方安装无功补偿装置并进行无功功率的就地补偿。
2SVC 补偿原理
静态无功功率补偿装置(SVC)是对电力系统中的无功功率进行快速动态补偿，不仅可以实现对动态无功功率因数的修正、提高电力系统的静态和动态稳定性使系统能够抵御的大的故障诸如单相接地短路、两相短路和三相短路，还可以减少电压和电流的不平衡。
图2-1a)所示为系统、负载和补偿器的单相等效电路图。
其中，U 代表电路的电压，R 和X 分别代表电路的电阻和电抗。
设负载变化很小，故有，则当时，表示电路电压与无功功率变化的特性曲线如图2-1b)中所示，由于电路电压变化率较小，其横
坐标也可以换为无功功率的电流。
由此可以得出，该特性曲线
是向下倾斜的，即随着系统供给的无功功率Q 的不断增加，系统电压逐渐逐级下降。
3TCR 型无功补偿装置3.1晶闸管控制电抗器(TCR)
TCR 是SVC 中最重要的组成部分之一，其单相基本结构是两个反并联的晶闸管与一个电抗器相串联。
如图3-1所示，串联的晶闸管要求同时触发导通。
这样的电路并联到电网上，
相当于电感负载的交流调压电路的结构。
IEEE 将晶闸管控制电抗器(TCR)定义为一种并联型晶闸管控制电抗器，通过控制晶闸管的导通时间，进而可以使其有效电抗连续变化。
反并联的两个晶闸管就像一个双向开关，晶闸管阀T1在电压的正半周期导通，而晶闸管阀T2在电压的负半周期导通。
通过改变晶闸管的触发角α，可以
改变电抗器电流的大小，即可以达到连续调节电抗器的基波无功功率的目的。
由于电感的存在，在TCR 触发角α<90°时触
发的晶闸管中包含直流分量，且不对称；因此，TCR 型晶闸管的触发角的有效范围在90°-180°。
当α=90°时，晶闸管完全导通，相当于与晶闸管串联的电抗直接接到了电力网络中，这时其吸收的无功功率最大。
当触发角在90°-180°之间时，
配电网无功功率补偿方法的研究
李学勤
作者简介：李学勤，河北电力设备厂，河北，邯郸，056004）
装置的电路图
无功补偿原理
图2-1无功功率动态补偿原理
图3-1TCR 的基本结构
127
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图3-212脉波TCR接线
晶闸管部分导通，增大触发延迟角相当于增加了补偿器的等效电抗，因而减少了其吸收的无功功率。
当触发延迟角为180°，TCR不再吸收无功功率，对电力网络不起作用。
3.212脉波TCR
12脉波TCR由供电电压相差30°相角的两个6脉波TCR构成，它可以有效的减小线电流中的谐波。
在这种结构中，两个6脉波TCR通过相位相差30°的两组三相电压供电。
其接线如上图3-2所示。
它通过降压变压器接到母线上，降压变压器二次侧有两个绕组，一个为星型联接，另外一个为三角型联接，从而形成30°的相位差。
两个绕组分别接一个6脉波的TCR，因此一次侧电流仅含有12k+1、12k-1次的谐波。
12脉波TCR中谐波含量的大量减少，大大减轻了使用滤波器的数量和规模。
因而不需要像6脉波TCR那样需要采用单独调谐的滤波器来滤除5次和7次等较低次的谐波，而只要采用高通滤波器就可以满足要求了。
12脉波TCR的一个很重要的优点是当组成它的其中的一个6脉波TCR单元发生故障时，另一个TCR单元可以继续正常运行。
4结论
本文介绍了目前国内外静止无功补偿器的发展状况，列举出了目前应用比较广泛的静止无功补偿装置（SVC）的原理及结构、优缺点以及适用的场合，详细讨论了TCR型SVC的补偿原理,特别是12脉波TCR的特性。
由于TCR型SVC装置能够连续调节且响应迅速，使得它在提高供用电系统及负载的功率因数、降低设备容量、减少功率损耗、提高电力系统的静态和动态稳定性、减少电压和电流的不平衡方面都有较好的作用。
因为电网电压的波动主要是由无功功率的波动引起的，电弧炉、轧钢机等大型设备会产生频繁的无功功率冲击，严重影响电网的供电质量。
因此必须在合适的地点加装动态无功补偿装置，提高输配电能力。
参考文献：
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李学勤：配电网无功功率补偿方法的研究128
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