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[摘 要]浅损已成为衡量电刀系统完善化程度和运行管理水平高低的一项综合性技术经济指标，降损已成为电力系统研究的一个方向。文中以实例论述了无功补偿的必要性和可行性。
[关键词]无功补偿 线损 功率因数
中图分类号：TM76 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）11-0015-01
引言
电力网的线损，除与电源布局、网络结构、负荷分布有关外，更与运行管理有着直接关系。因此，线损率是衡量电力系统完善化程度和运行管理水平高低的—项综合性技术经济指标。近年来随着管理水平的提高和节能意识的增强，如何利用无功补偿降低配电线路损耗一直作为一个课题被广泛地进行研究。
1 无功功率补偿的必要性
过去由于缺乏科学的无功电力规划和优化的补偿方案，造成了无功补偿装置布局的不合理，如供电部门与用户、变电所与配电网之间的补偿容量配置不合理，以及补偿设备装设的地点不合理，不能达到优化补偿的目的，造成配电网络电压质量差，配电网络线损率高，影响企业经济效益。无功损耗按电压等级分，0.4kV级损耗占总损耗的50%，10kV级占20%，35kV及以上级占30%；按供电网络分，输电网络占30%，配电网络占70%。理论分析表明，变电所的集中补偿主要是补偿主变压器本身的无功损耗以及上级输电线路的损耗，它不能降低配电线路的无功损耗，也就是说集中补偿最多也只能补偿总无功损耗的30%。实际降损效果并不理想。在用户方面，有的只是为使功率达到规定的0.85以上而进行无功补偿，有的干脆不进行补偿。目前配电网的实际情况就是这样一种不合理局面：变电所集中补偿为主，用户分散补偿几乎没有；变电所补偿容量过大，用户补偿容量过小。在负荷的功率因数按要求尽可能提高后，还需要考虑电力网中无功负荷的补偿问题。美、英、日等国家规定线路上基本不输送无功功率，配电线路在高峰负荷时功率因数在0.95以上，低谷时为1.0左右。我国各地区配电网的平均功率因数均较低，可见大有降损的潜力。
为最大限度地减少无功功率传输造成的损耗，配电网络在今后无功补偿规划上，应该注意以下四点：①变电所补偿与用户补偿相结合；②集中补偿与分散补偿相结合，以分散补偿为主；③高压补偿与低压补偿相结合，以低压补偿为主；④补偿以降损为主，以调压为辅。
在无功补偿方面，英、美、日等国已先行一步，他们主张的“就地补偿”原则与我们所提的以上四点是一致的。
2 无功功率补偿的可行性
从功率损耗计算公式△p2（p2+Q2）R2/U2可见，当有功功率和无功功率通过配电网络传输时，由于电阻的存在，会造成有功功率损耗。而网络电阻是一定的，当输送的有功功率一定时，输送的无功功率就成了线损大小的决定性因素，传输的无功功率越大，线损也越大，反之亦然。’提高负荷的功率因数，就相当于减少了负荷的无功功率，让无功功率基本就地平衡，因而可以减少无功功率在配电网络的传输，所以也将减少线路损耗，而且可以改善电压质量和提高线路的输送能力。由此可见，就某条配电线路进行无功补偿，减少该线路输送的无功功率，可以达到有效地降低线损的目的。
配电线路可以看成是由分布参数电阻R、电抗和电容c组成的电路。在计算时，可忽略分布电容的影响，只将沿线路全长的分布电阻和电抗当成一个集中参数的电路来计算。
可知，电抗中产生的无功损耗为
△PL=3I2XLxl0-3=（p2+Q2）XLx10-3/U2n=P2XLxlO-3/U2/cos2Φ
式中：
P—输送的有功功率，kW；
Q—输送的无功功率，kw；
U—线路额定电压，kV；
XL—线路电抗，Ω
CosΦ—负荷功率因数。
由以上推导可知，线路中的无功功率与下列因素有关：①与输送的有功功率的平方成正比；②与功率因数的平方成反比；③与线路电压的平方成反比；④与线路的电抗成正比。在这些因素中，对于已经存在的线路，若要降低其损耗，减少无功功率传输就能提高其功率因数，也就是说，可以对线路的功率因数进行补偿。
有关补偿容量的确定、补偿容量的合理分布和最优补偿顺序的选择等都是降损措施中应当认真对待的问题，因为这涉及到使用投资达到降损目的。电力网中无功功率的最优补偿和合理分布，实际上是一个“在一定约束条件下，使某一目标函数最优化”的问题，只要列出目标函数和约束条件以后，就可以运用拉格朗日乘数法导出“等网损微增率准则”。
3 实例
由于电力电容器本身的特点，用它进行线路无功补偿具有设备简单、容量大小组合灵活方便、安装和维护方便、本身损耗低、事故率低、单位投资少、降损效果显著等二系列优點，因而在国内外配电线路的无功补偿基本上都使用电容器。我们曾在新变电所的6kV 770#配电线路上进行了用电容器补偿无功功率的试验。该线路全长35km，补偿前该线路的线损率为11.49%，末端电压最低时仅为5kV。经过计算在该线路的不同位置分别安装了两组总容量为240kvar的电容器，对该线路进行分散补偿。补偿之后线损率降为9.12%，末端电压己升至5.6kV。按此线路一年的实际供电量160万kW.h计算，每年可少损失电量3.7万kW.h，折合人民币约1.4万元，经济效益十分可观。需要说明的是，我们只是进行试验性研究，为求得定性分析的依据，故对这两组电容器的安装位置和容量只是经过粗略估算；若进行精确计算的话，该线路的线损率必然还能够有所下降。
结束语
随着计算机应用技术的进一步提高，精确计算电容器的补偿容量和安装位置，可以使降损效果更为明显。可以认为利用补偿无功功率的方法来降低配电线路的线损，必将成为降损的一个具有光明前途的发展方向。
[关键词]无功补偿 线损 功率因数
中图分类号：TM76 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）11-0015-01
引言
电力网的线损，除与电源布局、网络结构、负荷分布有关外，更与运行管理有着直接关系。因此，线损率是衡量电力系统完善化程度和运行管理水平高低的—项综合性技术经济指标。近年来随着管理水平的提高和节能意识的增强，如何利用无功补偿降低配电线路损耗一直作为一个课题被广泛地进行研究。
1 无功功率补偿的必要性
过去由于缺乏科学的无功电力规划和优化的补偿方案，造成了无功补偿装置布局的不合理，如供电部门与用户、变电所与配电网之间的补偿容量配置不合理，以及补偿设备装设的地点不合理，不能达到优化补偿的目的，造成配电网络电压质量差，配电网络线损率高，影响企业经济效益。无功损耗按电压等级分，0.4kV级损耗占总损耗的50%，10kV级占20%，35kV及以上级占30%；按供电网络分，输电网络占30%，配电网络占70%。理论分析表明，变电所的集中补偿主要是补偿主变压器本身的无功损耗以及上级输电线路的损耗，它不能降低配电线路的无功损耗，也就是说集中补偿最多也只能补偿总无功损耗的30%。实际降损效果并不理想。在用户方面，有的只是为使功率达到规定的0.85以上而进行无功补偿，有的干脆不进行补偿。目前配电网的实际情况就是这样一种不合理局面：变电所集中补偿为主，用户分散补偿几乎没有；变电所补偿容量过大，用户补偿容量过小。在负荷的功率因数按要求尽可能提高后，还需要考虑电力网中无功负荷的补偿问题。美、英、日等国家规定线路上基本不输送无功功率，配电线路在高峰负荷时功率因数在0.95以上，低谷时为1.0左右。我国各地区配电网的平均功率因数均较低，可见大有降损的潜力。
为最大限度地减少无功功率传输造成的损耗，配电网络在今后无功补偿规划上，应该注意以下四点：①变电所补偿与用户补偿相结合；②集中补偿与分散补偿相结合，以分散补偿为主；③高压补偿与低压补偿相结合，以低压补偿为主；④补偿以降损为主，以调压为辅。
在无功补偿方面，英、美、日等国已先行一步，他们主张的“就地补偿”原则与我们所提的以上四点是一致的。
2 无功功率补偿的可行性
从功率损耗计算公式△p2（p2+Q2）R2/U2可见，当有功功率和无功功率通过配电网络传输时，由于电阻的存在，会造成有功功率损耗。而网络电阻是一定的，当输送的有功功率一定时，输送的无功功率就成了线损大小的决定性因素，传输的无功功率越大，线损也越大，反之亦然。’提高负荷的功率因数，就相当于减少了负荷的无功功率，让无功功率基本就地平衡，因而可以减少无功功率在配电网络的传输，所以也将减少线路损耗，而且可以改善电压质量和提高线路的输送能力。由此可见，就某条配电线路进行无功补偿，减少该线路输送的无功功率，可以达到有效地降低线损的目的。
配电线路可以看成是由分布参数电阻R、电抗和电容c组成的电路。在计算时，可忽略分布电容的影响，只将沿线路全长的分布电阻和电抗当成一个集中参数的电路来计算。
可知，电抗中产生的无功损耗为
△PL=3I2XLxl0-3=（p2+Q2）XLx10-3/U2n=P2XLxlO-3/U2/cos2Φ
式中：
P—输送的有功功率，kW；
Q—输送的无功功率，kw；
U—线路额定电压，kV；
XL—线路电抗，Ω
CosΦ—负荷功率因数。
由以上推导可知，线路中的无功功率与下列因素有关：①与输送的有功功率的平方成正比；②与功率因数的平方成反比；③与线路电压的平方成反比；④与线路的电抗成正比。在这些因素中，对于已经存在的线路，若要降低其损耗，减少无功功率传输就能提高其功率因数，也就是说，可以对线路的功率因数进行补偿。
有关补偿容量的确定、补偿容量的合理分布和最优补偿顺序的选择等都是降损措施中应当认真对待的问题，因为这涉及到使用投资达到降损目的。电力网中无功功率的最优补偿和合理分布，实际上是一个“在一定约束条件下，使某一目标函数最优化”的问题，只要列出目标函数和约束条件以后，就可以运用拉格朗日乘数法导出“等网损微增率准则”。
3 实例
由于电力电容器本身的特点，用它进行线路无功补偿具有设备简单、容量大小组合灵活方便、安装和维护方便、本身损耗低、事故率低、单位投资少、降损效果显著等二系列优點，因而在国内外配电线路的无功补偿基本上都使用电容器。我们曾在新变电所的6kV 770#配电线路上进行了用电容器补偿无功功率的试验。该线路全长35km，补偿前该线路的线损率为11.49%，末端电压最低时仅为5kV。经过计算在该线路的不同位置分别安装了两组总容量为240kvar的电容器，对该线路进行分散补偿。补偿之后线损率降为9.12%，末端电压己升至5.6kV。按此线路一年的实际供电量160万kW.h计算，每年可少损失电量3.7万kW.h，折合人民币约1.4万元，经济效益十分可观。需要说明的是，我们只是进行试验性研究，为求得定性分析的依据，故对这两组电容器的安装位置和容量只是经过粗略估算；若进行精确计算的话，该线路的线损率必然还能够有所下降。
结束语
随着计算机应用技术的进一步提高，精确计算电容器的补偿容量和安装位置，可以使降损效果更为明显。可以认为利用补偿无功功率的方法来降低配电线路的线损，必将成为降损的一个具有光明前途的发展方向。