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摘 要：近年来，社会不断发展，对电力资源的需求也越来越高，为了保证充足的电能供应和电能质量，并且最大程度的减少能源的非必要损耗，所以应该充分利用配电线路的补偿措施。本文对10kV配电线路补偿措施以及合理位置选取进行了分析，希望能为业界同行提供参考。
关键词：配电线路;补偿措施;位置选取
中图分类号：TM714.3 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2019）03-0096-02
1 引 言
随着如今社会的日益发展，各行各业都得到了迅速的发展，同样的对于电力资源的供应需求也越来越高。通过不完全的统计调查，城市中的10kV配电网有更多得分支机构，然而因为配电变压器管理人员数量不足，缺少看守人员，自动投切装置数量较少，导致企业不能按照真实的需求来对改变投入的方式。10kV配电网络通常具有较差的电源质量，较低的功率因数和较大的线路损耗，尤其是农村地区的10kV配电网络。
因为电网结构存在不合理的问题，季节性负荷较大，配电变压器的负荷系数较低，导致网络功率因数频繁发生变化，电网线损率仍然很高。分配网络所需的大量无功功率由主网络进行传输，这增加了线路的电压损失以及网络方面的损耗。近年来，对10kV配电线路实行无功率补偿的重要程度得到了人们广泛的认可，并且在许多供电公司中实现自动电源无功率补偿具有重要意义。目前，中国需要对10kV配电线路的无功补偿技术进行详细而精细的研究，为电力工业的发展做出贡献[1]。
2 补偿的必要性
（1）通过提升功率因数提高线路的送电能力
我们可以提高电力质量，确保配电网络安全运行。为了减少投资和对土地的占用，有必要提升现有的中压和低压线路的输电能力。通过配电线路输送能力的计算公式，对线路进行补偿使功率因数从0.7上升到0.9之后，配电线路的传输能力为P2/P1=1.29，即承载能力增加约30%。在相同的供电能力下，线路电压损失降低约30%。可以看出，提高功率因数是提高传输线的功率传输容量和电能质量的特别有效的方法。所以，目前中国的使用电力的负荷正在迅速增加，在建设新的供电设施时，考虑现有的供电设施和提高电力线供电的能力非常重要。
（2）提升功率因數能降低配电线路的损耗
配网输电线有功损耗为：
ΔP=3I2R×10-3（kW）
根据上式可以得知：
ΔP=3■2R×10-3（kW）
=■R×10-3（kW）
从上面的等式可以知道，当线路的有功功率以及电压没有变化时，配网线路损耗同功率因数的平方是反比的关系。所以，通过增加功率因数，可以大大降低线路损耗。根据上述公式，当功率因数通过补偿从0.7增加到0.9时，线损ΔP2/ΔP1=0.61，即线损减少约39%。中压和低压线路的配电网络的功率因数得到改善，其社会以及经济效益都是很明显的[2]。
3 10kV配电线路无功补偿技术原理和原则
（1）运用原理
在AC电路中，在纯电阻的情况下，由电子元件加载的电压和电流必须同相，但对于纯电感负载，电流值滞后电压值90°。电流值先于电压值90°。换句话说，纯电容器电路的电流与纯电感电路的电流相位相差180°。当电源处于通电状态时，电感电路可以从外部释放能量，从而交换能量。此时，需要无功功率来支持感性负载的工作。
（2）运用原则
为了有效地减少因为线路中的无功功率流动引起的功率损失，必须根据接近原理补偿无功功率。对于分布式变压器励磁中无功功率损耗的问题，可以选择并补偿固定模式。同时，有必要全面分析电容器的工作容量和可维护性并进行检查。每个配网线路励磁的无功功率补偿有两处是比较好的，在客户端的感性负载中有着无功功率损失消耗的问题，所以必须从客户端着手并采取补偿措施，另外，必须根据无功功率负载的变化自由切换电容器部件[3]。
4 10kV配电线路无功补偿装置类型
无功补偿在10kV配电线路的运行中起着关键作用。目前，更常用的无功功率补偿器包括变压器、同步的调像机等。接下来，我们将描述10kV配电线路的无功功率补偿器的一般类型如下：
（1）有载调压变压器
这种类型的变压器通常不用作无功电源，因为它们是无效负载并且可能消耗电网中的无功功率。OLTC（分接开关负载）的设置不仅影响变压器两侧的无功功率分配，还会使得变压器两边的电压产生改变。降低分接头可降低无功功率的流量，并减小变压器的两侧[4]。
（2）同步调相机
无功电源的能量源是同步发电机，根据电网中无功功率的实际状况，使用同步调相机进行补偿和控制。如果10kV配电线路的无功功率相对较低，则该装置可以用作电源以向电网提供无功功率。如果无功功率很高，同步调相机会控制它。在该装置中，10kV配电线路的无功功率被吸收，并且电网的电压降低10kV。释放无功负载有效地提高了10kV配电线路的电压，并有效地控制了无功功率和电压。
（3）并联电容器
并联电容器是电力系统中进行无功补偿的关键装置，可完成电网和用户的补偿和控制。在电压的水平比较低时，主要难以降低电压下限，因此并联电容器的影响较差。对于实际应用，该装置具有简单的安装和维护特性，低投资和低功耗。10kV配电线路补偿电容器装置一般是安装在室外电线杆上，但在大多数情况下，没有固定的自动开关装置。在对电容器的电容进行时，必须选择流过10kV配电线路的最小电抗负载，以避免反向旋转。要确定容量，在功率较低时首先测量无功负载，并获得10kV配电线路的最小无功负载值[5]。之后，我们决定无功的补偿能力。表1显示了补偿点的数量，位置和补偿电容。根据补偿关系，至少1～2组电容器连接到10kV配电线路，负载均匀[6]。 5 选择合理的补偿方式和补偿位置
10kV以下电网线路的补偿方式和补偿位置应按照电网负荷的不同分布和易管理来确定。另外，按照有关规定，如果配电网络功率因数小于0.85，需要提高功率因数。在补偿原理下，可以使用低压补偿，便不选用高压补偿。在许多情况下，应根据电网线的具体情况采用高压补偿方法和低压补偿方法的组合。
电容器组位置选择的优化，很多专家和学者需要进行详细调查研究，以提出不同配电线路负载的配电模式的最佳容量分配和位置。示例：如果一个电抗负载均匀分布，则安装位置为变电站总长度的2/3;在电抗负载逐步增加分布的情况下，安装位置是变电站总长度的7/9;当无功负载分布呈减小趋势时，安装位置选择变电站的总长度为4/9;当变压器的负载分布是等腰三角形时，最佳安装位置为变电站总长度的5/9[7]。
但是，配电线路的负载分布大多不规则，分支多，布线复杂。很难应用标准模式来解决整个问题。然而，分支道路具有类似的分布模式，因此，具有复杂负载分布的配电线可以被视为各种配电系统的组合。直观地提出了安装电容器组安装位置的想法：必须安装电容器组在电线主线的1/2或更多;电容器组必须安装在负载密度较大处;当存在多个电容器组时，应該分布在负载集中的支线上[8]。
6 结 语
10kV配电线路无功补偿装置应用广泛，但也存在很多问题。市场上有很多产品，功能和可靠性等指标差别较大。由于功能不完整，使得某些产品补偿的效果不好。缺少足够可靠的设计，导致故障发生率很高，影响正常线路使用。所以，建议电力供应商在选择过程中全面考虑产品的各种性能参数，以便设备能够实现其预期功能。
参考文献
[1]李泳泉，金华芳，胡惜超.10kV配电线路无功补偿的选择[J].电力电容器与无功补偿，2008，29（2）：1～5.
[2]陈大志.10kV及以下配网电容无功补偿与节能分析[J].机电信息，2013（3）：11.
[3]龙田广.浅谈10kV配电线路的无功补偿[J].中国高新技术企业，2016（24）：148～149.
[4]王 鹏.10kV线路无功补偿装置在油田配网中的应用[J].中国石油和化工标准与质量，2013（7）：70～71.
[5]基于10kV线路补偿的配网无功优化系统的研究与应用[J].电气技术，2015，16（7）：63～67.
[6]南 哲，朴在林.10kV配电线路无功补偿投切方式的比较分析[J].宁夏大学学报（自然科学版），2010，31（2）：144～147.
[7]朱佑元.浅谈10kV及以下配电线路补偿的必要性和补偿方式与位置选择[J].煤炭工程，2006（5）：9.
[8]邬光耀.10kV农村配电网无功补偿及电压调节措施的研究[D].华北电力大学，2014.
收稿日期：2018-12-7
作者简介：温友帆（1981-），男，工程师，本科，主要从事变配电设计工作。
关键词：配电线路;补偿措施;位置选取
中图分类号：TM714.3 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2019）03-0096-02
1 引 言
随着如今社会的日益发展，各行各业都得到了迅速的发展，同样的对于电力资源的供应需求也越来越高。通过不完全的统计调查，城市中的10kV配电网有更多得分支机构，然而因为配电变压器管理人员数量不足，缺少看守人员，自动投切装置数量较少，导致企业不能按照真实的需求来对改变投入的方式。10kV配电网络通常具有较差的电源质量，较低的功率因数和较大的线路损耗，尤其是农村地区的10kV配电网络。
因为电网结构存在不合理的问题，季节性负荷较大，配电变压器的负荷系数较低，导致网络功率因数频繁发生变化，电网线损率仍然很高。分配网络所需的大量无功功率由主网络进行传输，这增加了线路的电压损失以及网络方面的损耗。近年来，对10kV配电线路实行无功率补偿的重要程度得到了人们广泛的认可，并且在许多供电公司中实现自动电源无功率补偿具有重要意义。目前，中国需要对10kV配电线路的无功补偿技术进行详细而精细的研究，为电力工业的发展做出贡献[1]。
2 补偿的必要性
（1）通过提升功率因数提高线路的送电能力
我们可以提高电力质量，确保配电网络安全运行。为了减少投资和对土地的占用，有必要提升现有的中压和低压线路的输电能力。通过配电线路输送能力的计算公式，对线路进行补偿使功率因数从0.7上升到0.9之后，配电线路的传输能力为P2/P1=1.29，即承载能力增加约30%。在相同的供电能力下，线路电压损失降低约30%。可以看出，提高功率因数是提高传输线的功率传输容量和电能质量的特别有效的方法。所以，目前中国的使用电力的负荷正在迅速增加，在建设新的供电设施时，考虑现有的供电设施和提高电力线供电的能力非常重要。
（2）提升功率因數能降低配电线路的损耗
配网输电线有功损耗为：
ΔP=3I2R×10-3（kW）
根据上式可以得知：
ΔP=3■2R×10-3（kW）
=■R×10-3（kW）
从上面的等式可以知道，当线路的有功功率以及电压没有变化时，配网线路损耗同功率因数的平方是反比的关系。所以，通过增加功率因数，可以大大降低线路损耗。根据上述公式，当功率因数通过补偿从0.7增加到0.9时，线损ΔP2/ΔP1=0.61，即线损减少约39%。中压和低压线路的配电网络的功率因数得到改善，其社会以及经济效益都是很明显的[2]。
3 10kV配电线路无功补偿技术原理和原则
（1）运用原理
在AC电路中，在纯电阻的情况下，由电子元件加载的电压和电流必须同相，但对于纯电感负载，电流值滞后电压值90°。电流值先于电压值90°。换句话说，纯电容器电路的电流与纯电感电路的电流相位相差180°。当电源处于通电状态时，电感电路可以从外部释放能量，从而交换能量。此时，需要无功功率来支持感性负载的工作。
（2）运用原则
为了有效地减少因为线路中的无功功率流动引起的功率损失，必须根据接近原理补偿无功功率。对于分布式变压器励磁中无功功率损耗的问题，可以选择并补偿固定模式。同时，有必要全面分析电容器的工作容量和可维护性并进行检查。每个配网线路励磁的无功功率补偿有两处是比较好的，在客户端的感性负载中有着无功功率损失消耗的问题，所以必须从客户端着手并采取补偿措施，另外，必须根据无功功率负载的变化自由切换电容器部件[3]。
4 10kV配电线路无功补偿装置类型
无功补偿在10kV配电线路的运行中起着关键作用。目前，更常用的无功功率补偿器包括变压器、同步的调像机等。接下来，我们将描述10kV配电线路的无功功率补偿器的一般类型如下：
（1）有载调压变压器
这种类型的变压器通常不用作无功电源，因为它们是无效负载并且可能消耗电网中的无功功率。OLTC（分接开关负载）的设置不仅影响变压器两侧的无功功率分配，还会使得变压器两边的电压产生改变。降低分接头可降低无功功率的流量，并减小变压器的两侧[4]。
（2）同步调相机
无功电源的能量源是同步发电机，根据电网中无功功率的实际状况，使用同步调相机进行补偿和控制。如果10kV配电线路的无功功率相对较低，则该装置可以用作电源以向电网提供无功功率。如果无功功率很高，同步调相机会控制它。在该装置中，10kV配电线路的无功功率被吸收，并且电网的电压降低10kV。释放无功负载有效地提高了10kV配电线路的电压，并有效地控制了无功功率和电压。
（3）并联电容器
并联电容器是电力系统中进行无功补偿的关键装置，可完成电网和用户的补偿和控制。在电压的水平比较低时，主要难以降低电压下限，因此并联电容器的影响较差。对于实际应用，该装置具有简单的安装和维护特性，低投资和低功耗。10kV配电线路补偿电容器装置一般是安装在室外电线杆上，但在大多数情况下，没有固定的自动开关装置。在对电容器的电容进行时，必须选择流过10kV配电线路的最小电抗负载，以避免反向旋转。要确定容量，在功率较低时首先测量无功负载，并获得10kV配电线路的最小无功负载值[5]。之后，我们决定无功的补偿能力。表1显示了补偿点的数量，位置和补偿电容。根据补偿关系，至少1～2组电容器连接到10kV配电线路，负载均匀[6]。 5 选择合理的补偿方式和补偿位置
10kV以下电网线路的补偿方式和补偿位置应按照电网负荷的不同分布和易管理来确定。另外，按照有关规定，如果配电网络功率因数小于0.85，需要提高功率因数。在补偿原理下，可以使用低压补偿，便不选用高压补偿。在许多情况下，应根据电网线的具体情况采用高压补偿方法和低压补偿方法的组合。
电容器组位置选择的优化，很多专家和学者需要进行详细调查研究，以提出不同配电线路负载的配电模式的最佳容量分配和位置。示例：如果一个电抗负载均匀分布，则安装位置为变电站总长度的2/3;在电抗负载逐步增加分布的情况下，安装位置是变电站总长度的7/9;当无功负载分布呈减小趋势时，安装位置选择变电站的总长度为4/9;当变压器的负载分布是等腰三角形时，最佳安装位置为变电站总长度的5/9[7]。
但是，配电线路的负载分布大多不规则，分支多，布线复杂。很难应用标准模式来解决整个问题。然而，分支道路具有类似的分布模式，因此，具有复杂负载分布的配电线可以被视为各种配电系统的组合。直观地提出了安装电容器组安装位置的想法：必须安装电容器组在电线主线的1/2或更多;电容器组必须安装在负载密度较大处;当存在多个电容器组时，应該分布在负载集中的支线上[8]。
6 结 语
10kV配电线路无功补偿装置应用广泛，但也存在很多问题。市场上有很多产品，功能和可靠性等指标差别较大。由于功能不完整，使得某些产品补偿的效果不好。缺少足够可靠的设计，导致故障发生率很高，影响正常线路使用。所以，建议电力供应商在选择过程中全面考虑产品的各种性能参数，以便设备能够实现其预期功能。
参考文献
[1]李泳泉，金华芳，胡惜超.10kV配电线路无功补偿的选择[J].电力电容器与无功补偿，2008，29（2）：1～5.
[2]陈大志.10kV及以下配网电容无功补偿与节能分析[J].机电信息，2013（3）：11.
[3]龙田广.浅谈10kV配电线路的无功补偿[J].中国高新技术企业，2016（24）：148～149.
[4]王 鹏.10kV线路无功补偿装置在油田配网中的应用[J].中国石油和化工标准与质量，2013（7）：70～71.
[5]基于10kV线路补偿的配网无功优化系统的研究与应用[J].电气技术，2015，16（7）：63～67.
[6]南 哲，朴在林.10kV配电线路无功补偿投切方式的比较分析[J].宁夏大学学报（自然科学版），2010，31（2）：144～147.
[7]朱佑元.浅谈10kV及以下配电线路补偿的必要性和补偿方式与位置选择[J].煤炭工程，2006（5）：9.
[8]邬光耀.10kV农村配电网无功补偿及电压调节措施的研究[D].华北电力大学，2014.
收稿日期：2018-12-7
作者简介：温友帆（1981-），男，工程师，本科，主要从事变配电设计工作。