电容器在配电网输电线路上的无功补偿分析

第３１卷第１期　长江工程职业技术学院学报　Ｖｏ１．３１　Ｎｏ．１　２　０　１　４年３月　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｃｈａｎｇ￣ｉａｎｇ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｖｏｃａｔｉｏｎａｌ　Ｃｏｌｌｅｇｅ　Ｍａｒ．２　０　１　４　电容器在配电网输电线路上的无功补偿分析　王卫卫　（ｔｆ－江工程职业技术学院，武汉４３０２１２）　摘要：随着城乡配电网的改造，大量用电负荷的出现导致输电线路上无功不足、电压偏低，进而影响到居民用电　的质量。本文以江夏大桥新区某线路为例进行分析，确定电容器如何在线路上进行无功补偿。　关键词：配电网；电容器；无功补偿；输电线路　中图分类号：ＴＭ７６１．１　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７３—０４９６（２０１４）０１—００２５—０３　Ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｎ　Ｒｅａｃｔｉｖｅ　Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｅｉｅｃｔｒｉｃ　Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　Ｎｅｔｗｏｒｋ　Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　Ｌｉｎｅ　Ｃｏｎｄｅｎｓｅｒ　ＷＡＮＧ　Ｗｅｌ—ｗｅｌ　（Ｃｈａｎｇｊｉａｎｇ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｖｏｃａｔｉｏｎａｌ　Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｗｕｈａｎ　４３０２１２，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｓ　ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔ　ｏｆ　ｕｒｂａｎ　ａｎｄ　ｒｕｒａｌ　ｅｌｅｃｔｒｉｃ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｎｅｔｗｏｒｋ　ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ，ｂｉｇ　ａ—　ｍｏｕｎｔ　ｏｆ　ｅｉｅｃｔｒｉｃａｌＩｏａｄ　Ｉｅａｄｓ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｒｅａｃｔｉｖｅ　ｉｎｓｕｆｆｉｃｉｅｎｃｙ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｅｌｅｃｔｒｉｃ　ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　Ｉｉｎｅ　ａｎｄ　ＩＯＷ　ｖｏｌｔａｇｅ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ　ｒｅｓｉｄｅｎｔｉａｌ　ｅｌｅｃｔｒｉｃｉｔｙ　ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ　ｈａｓ　ｂｅｅｎ　ａｆｆｅｃｔｅｄ．Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｔａｋｅｓ　Ｄａｑｉａｏ　ｎｅｗ　ｄｉｓｔｒｉｃｔ　ｏｆ　Ｗｕｈａｎ　Ｊｉａｎｇｘｉａ　ｅｌｅｃｔｒｉｃ　ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　ｌｉｎｅ　ａｓ　ａｎ　ｅｘａｍｐｌｅ，ａｎｄ　ｃｏｎｆｉｒｍｓ　ｈｏｗ　ｃｏｎ—　ｄｅｎｓｅｒ　ｃｏｎｄｕｃｔ　ｒｅａｃｔｉｖｅ　ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｅｌｅｃｔｒｉｃ　ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　Ｉｉｎｅ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｅｌｅｃｔｒｉｃ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｎｅｔｗｏｒｋ；ｃｏｎｄｅｎｓｅｒ；ｒｅａｃｔｉｖｅ　ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ；ｅｌｅｃｔｒｉｃ　ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　１ｊｎｅ　本文介绍电容器在配电线路上进行无功补偿的应用　１　引　言　及计算。　电压是衡量电能质量的主要指标之一，对电网　的稳定运行有着重大的影响，而无功的平衡是保证　２配电线路上进行无功补偿的必要性　电压质量的重要条件。系统中无功电源要满足系统　由于配电线路的电阻较大，使得无功潮流在线　中所有无功负荷和网络损耗的需求才能使电压在允　路上流通时引起的功率和电压损耗也较大。此外，　许的范围内波动。　配电变压器运行也需要消耗无功功率。大多数公用　我国电力工业在１９９７年之前由于多年“重发　变压器因没安装低压补偿装置，故大量的无功功率　电，轻供电”，造成电网建设落后，结构不合理，导致　沿着输电线路传输，从而使得配电网的网损较大。　城市和农村配电网无功补偿不足，电能质量不高。　因此，考虑配电线路无功补偿，提高功率因素是必要　经电力部门调查，农村电网和城市网的功率因’数大　的。　都在０．６５～０．８左右，企业内部的配电网的功率因　数在０．６５～Ｏ．７左右。因此，进行无功功率补偿已　成为目前配电网提高供电水平、降低无功损耗急需　３配电线路上进行无功补偿的优缺点　解决的问题。电容器由于其容量可大可小，可分散　配电线路上进行无功补偿的优点是：　补偿也可集中补偿，在配电网中得到广泛的应用。　（１）在配电线路上进行无功补偿可以使配电网　内部根据线路进行分区，使得无功在不同区域进行　收稿日期：２０１３—１０—１１　控制、平衡，符合“分散补偿，就地平衡”的无功补偿　作者简介：王卫卫（１９８０一），女，山东莱阳人，讲师，硕士，主要从事电　原则，达到减少有功损耗和电压损耗的目的。　力专业教学工作。　２５—　王卫卫电容器在配电网输电线路上的无功补偿分析　（２）在线路上特别是在配电分支线上进行无功　补偿可以增大设备的承载能力，改善线路的运行特　性，提高供电质量，降低损耗。　（３）对于分车间考核用电指标的用户，配电线路　的补偿能提高各车间的功率因数，从而降低单个产　品消耗及生产成本，提高经济效益。并且该补偿方　式灵活，电容器投切时冲击电流较小。　其缺点有：　（１）在配电线路上装设电容器只能减少所在的　１０ｋＶ配电线路和变压器上的无功负荷，对用户０．４　ｋＶ侧的无功损耗起不到作用。　（２）在配电线路上装设电容器进行无功补偿是　分散安装的，维护和管理困难，实际的利用率比集中　补偿要低。　（３）若实际安装的电容器容量固定而不能进行　分组投切时，将会无法调节补偿容量，导致过补偿现　象的出现。　４城市配电线路无功补偿案例分析　由于城市配电网中的配变日负荷变化很大，在　低谷负荷时变压器接近于空载运行，根据无功补偿　容量选择的原则，１０ｋＶ线路补偿应以补偿配变固　有的空载励磁损耗为主，不补偿由负荷引起的无功　消耗。不采用线路补偿来补偿随用户负荷变化而变　化的无功损耗的原因主要是在用电低谷期电容补偿　过多，会导致过补偿，引起电压过大，无功倒送。　配电线路上的负荷分布情况，大致可分为负荷　集中于线路末端（电力用户）、负荷沿线路均匀分布　（或近似均匀分布）和负荷沿线路非均匀分布的三种　类型。无功均匀分布法、动态规划法和相对分析法　是１０ｋＶ线路无功补偿的几种常用计算方法。从实　用性和适用性两个角度考虑，都有各自的优缺点，其　中最简单实用的是无功均匀分布法。　４．１　无功均匀分布法（单点补偿）　图１（ｂ）、（ｃ）中所示的是单点补偿的无功潮流　分布图。为了方便，设线路的全长为Ｌ＝Ｌ。＝１，单　位长度的负荷密度为　＝１，那么总的无功负荷为　Ｑ＝　＝１。　设在线路Ｌ　处补偿一容量为Ｑ１的电容，补偿　后的潮流如图１（ｃ）所示。　经过分析计算可以得出，对单点补偿，无功负荷　沿线均匀分布时，为了使降低线损最大，补偿地点应　装设在距离首端为线路全长的２／３处，补偿的容量　应为全线所需无功容量的２／３。　２６一　＿　一沿线分布　补偿前无功潮流　补偿后无功潮流　图１　均布无功负荷单点补偿前、后潮流分布图　４．２实用计算　江夏大桥新区是最近几年开发速度非常快的地　区，由于文化路的开通，周围在很短的时间内新建了　很多小区，本例就以其为背景，介绍其中一条１０ｋＶ　的线路上有关电容器补偿的地点的设置和容量的计　算。图２是该区１０ｋＶ红花路的配网图，图中标出　了线路上各节点的变压器容量。我们就以它为例来　说明电容器补偿容量及补偿地点的计算方法。　弩　雅　区新　｛　声处　０９　区大花３１岭５Ａ区　ｌ　．．．．．．＿Ｊ　变　长柰　《　花园　；　旌８ＯＡ　（　ｊ　１一　］ｌ公月《　　｝３１　∈５路ｆ　１　２占５　　图２红花路配网图　城市配电网中１０ｋＶ变压器的无功损耗主要由　空载励磁损耗和漏磁无功损耗组成。实际中为了计　算方便，我们认为空载励磁损耗的百分值就等于空　载电流百分比Ｊ。　，约为０．６　～２　；而漏磁无功　损耗在变压器满载时就等于短路电压百分比Ｕ　，　约为４　～５　。　具体的计算过程如下：　（１）城市配电网一般都是环网供电，但开环运　行，所以计算时仅计算主干线路。　（２）干线上的每一分支线路都按一个节点来计　算，进行编号，为Ｏ、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ。其无功负荷为　２０１４年３月　长江工程职业技术学院学报　第３１卷第１期　分支线上所　配电变ｊ盘器至载尢功损袍（至载电流　（４）无功负荷转化为总无功负荷的相对值。　Ａ点相对值１　Ｂ点相对值０．７２２８３０　Ｃ点相对值０．５２０４０３　Ｄ点相对值０．３７７２７９　Ｅ点相对值０．２４３８００　百分值乘以额定容量）之和。　利用１０　ｋＶ　Ｓ１　１系列低损耗节能变压器技术参　数中空载电流百分比来进行计算。　Ａ点无功负荷：　一∑量　×２＋　×８ｏ０×２—１５．２ｋｖａ　一面０．７　Ｘ　４００　Ｆ点相对值０．０８７５２７３　（５）计算结果见表１。　Ｂ点无功负荷：ＱＢ一∑　一而０．７　Ｘ　４００　表１各个节点的计算数据　＋而０．６￣８００＋而０．７×５Ｏ０—１１．１ｋＶａｒ　ｃ点无功负荷：Ｑ　一∑量　一而１　Ｘ　１２５　＋而１×１００＋而０　８×２５０＋而０　９Ｘ　２００Ｘ２＝７．８５ｋＶａｒ　Ｄ点无功负荷：Ｑ。：∑　一面０．８　Ｘ　３１５　×２＋　×８ＯＯ＾７．３２ｋｖａ　Ｅ点无功负荷：　一∑量　一面０．８　Ｘ　３１５　＋而０，６　ｘ　８００＋而１×１２５＝＝＝８．５７ｋＶａｒ　Ｆ点无功负荷：ＱＦ一∑量　＝＝＝而０．６　Ｘ　８００　—４．８ｋｖａｒ　（３）计算出每一节点到原点（电源点）的距离，线　路长度均转化为线路总长度的相对值。　Ｌ　＝０．４２５　ｋｍ，ＬＡＢ＝０．５０５　ｋｍ，Ｌ　＝０．４５５　ｋｍ，ＬＣ！）＝０．３６５　ｋｍ，Ｌ腰＝０．２７５　ｋｍ，Ｌ　＝０．１１５　ｋｍ　Ａ点相对值　箐：０．１９８５９８　Ｂ点相对值＝０．４３４５７９　Ｃ点相对值＝０．６４７１９６　Ｄ点相对值＝０．８１７７５７　Ｅ点相对佰＝０．９４６２６２　各节点　／ｋ　ｎｉ蔷嘉　嚣　无　（６）根据无功补偿均匀分布法，确定该线路补偿　点为Ｄ点，对应的长度为０．８１７７５７×２．１４＝１．７５　ｋｍ，应补偿的无功容量为（１＋０．３７７２７９）／２＝　０．６８８６３９５，即实际容量为０．６８８６３９５×５４．８４＝　３７．７６ｋｖａｒ。因线路补偿电容器为标准化系列，查电　容器产品表，选择最小容量为５０ｋｖａｒ的电容器。　本例所采用的线路是一条长度较短、配电变压　器较少、负荷容量不是很大的线路。最后所算得的　电容量补偿容量不是很大，在线路上进行实际补偿　后，线路的功率因数得到了明显的改善。同时，线路　的损耗也明显降低。　参考文献：　Ｅ１］邓军红．城市配电网无功补偿实用计算ＥＪ］，湖北电力，　１９９５．　［２］王杰．浅谈电力电容器无功补偿及其安全应用［Ｊ］．　中国集体经济，２０１１，（１８）．