试析10千伏电网改造中的无功补偿与接地
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【摘 要】本文通过对无功补偿概念的叙述，详细讲解了电网的无功负荷、对功率的要求。列举出10千伏线路常见接地故障和预防方法，分析了10千伏电网改造中的无功补偿与接地。
【关键词】10千伏电网；无功补偿
1 无功补偿概述
无功补偿，就是无功功率补偿在电子供电系统中起提高电网的功率因数的作用，降低供电变压器及输送线路的损耗，提高供电效率，改善供电环境。无功补偿的原理：把具有容性功率负荷的装置与感性功率负荷并接在同一电路，当容性负荷释放能量时，感性负荷吸收能量，而感性负荷释放能量时，容性负荷吸收能量，能量在两种负荷之间交换。这样，感性负荷所吸收的无功功率可从容性负荷输出的无功功率中得到补偿，这就是无功补偿的原理。在供电工作中，经常出现供电不正常，电压不稳定的现象，所以，我们要在电网改造和施工中提高供电质量，这就需要进行低压无功补偿。
2 电网的无功负荷
电网中的无功负荷有变压器，输电线路，异步电动机，欠励磁状态下运行的同步发电机，同步调相机和同步电动机，并联电抗器，静止无功补偿器。在我们现有的10千伏送电系统中，一条线路上有很多配电变压器。由于用户分散，变压器容量又很小，75千伏安以下的变压器占到大部分，而且多数变压器每天有近15个小时接近空载运行，少数在额定容量的20%-40%之间运行。在上述网络状态下，原有电网用户中，10千伏线路送出端，变压器用户均没有配置补偿装置，致使10千伏送出端功率因数值很低。其主要原因是众多的小容量配电变压器时常在低负荷下运行，众多配变的空载和损耗，家用电器的无功耗用迭加起来占据了10千伏线路送出的大量无功功率，导致线损比较大，部分数据达不到要求。
3 电网改造功率因数要求
无功电力应就地平衡。用户应在提高用电自然功率因数的基础上，设计和装置无功补偿设备，并做到随其负荷和电压变动及时投入或切除，防止无功电力倒送。用户在当地供电局规定的电网高峰负荷时的功率因数应达到下列规定：高压供电的工业用户和高压供电装有带负荷调整电压装置的电力用户，功率因数为0.90以上；其他100千伏安（千瓦）及以上电力用户和大、中型电力排灌站，功率因数为0.85以上；趸售和农业用电，功率因数为0.80。凡功率因数不能达到上述规定的新用户，供电局可拒绝接电。未达到上述规定的现有用户，应在二、三年内增添无功补偿设备，达到上述规定。对长期不增添无功补偿设备又不申明理由的用户，供电局可停止或限制供电。供电局应督促和帮助用户采取措施，提高功率因数。根据国家有关部门颁发的文件，规定三种功率因数标准值，其适用范围如下：功率因数标准0.90，适用于160千伏安以上的高压供电工业用户（包括社队工业用户），装有带负荷调整电压装置的高压供电电力用户和3200千伏安及以上的高压供电电力排灌站；功率因数标准0.85，适用于100千伏安（千瓦）及以上的其他工业用户（包括社队工业用户）、100千伏安（千瓦）及以上的非工业用户和100千伏安（千瓦）及以上的电力排灌站；率因数标准0.80，适用于100千伏安（千瓦）及以上农业用户和趸售用户，但大工业用户未划由电业直接管理的趸售用户，功率因数标准应为0.85。用户的功率因数达不到相应的标准，电业部门就要对其加收电费，这部分电费叫力率电费。
4 10千伏线路常见接地故障和防御措施：
配电线路故障无非就是接地和短路故障，接地故障可以采用分段开关和开闭站停送的方法寻找故障点，对于电缆故障夜间可以采用分段隔离试送，摇缆的方法配合寻址器进行鉴定查询，架空线路只能采取杆上分段开关的拉合缩小范围，夜间采用带电查线的方法比较直观，断过线可通过三相负荷电流表的电流变化曲线确定大概位置，撞杆混线就很简单了，比较难查的事避雷器击穿和用户变压器的内部故障，用户故障的短路表现为跌开掉两相，避雷器碎裂，这种故障查找比较费时。十千伏配电线路发生单相接地故障后，产生零序电流，变电站10千伏母线上的电压互感器开口三角形上产生零序电压，造成电压互感器铁芯饱和，励磁电流增加。这种情况下如果长时间运行，将会烧毁电压互感器。在实际运行中，这种情况容易造成设备损坏、大面积停电事故。对配电设备的危害发生单相接地故障后，线路将产生几倍于正常电压的高压，过电压会使线路上的绝缘子绝缘击穿，严重时会造成短路事故，强大的短路电流将烧毁部分配电变压器，使线路上的避雷器、熔断器绝缘击穿烧毁，短路也可能造成火灾。对供电可靠性的影响。在处理单相接地故障时，一方面要进行查找故障点，对未发生故障的配电线路要进行停电，供电被迫中断。另一方面对发生故障的配电线路，在查找故障点和消除故障过程中，用户正常用电无法保障，特别是在山区复杂地段和大风雨等恶劣气候条件下，要查找和消除故障就会更加困难，因此就容易造成长时间、大面积停电。一般10kV单相接地故障多数是线路故障，很少有在站内接地的，因为站内接线简单，一眼就可以看的清楚了。再说10千伏开关多数是开关柜，又有二次保护，本体接地保护会动作，如果在仍怀疑变电站开关接地，那么开关就会带有高压电，可以用高压验电器进行验电，没有电压就不是开关本体的问题了。
4.1 绝缘子击穿接地
这种现象不易目测，一方面要严格把关进货，另一方面要加强线路巡查维护工作；
4.2 导线被外力破坏接地
为避免这些现象发生，在作业区的导线上悬挂夜光标志牌，这样夜晚作业时也可以看到，起到警示的作用；
4.3 通道不畅造成接地
一般是线路通道保护区内有树木，建筑物和其他不符合规程规定的交叉跨越线路，特别是大风或者雨雪天气时，更容易造成接地故障。这种情况要保障线路保护区内障碍物与导线的安全距离，对于线路通道不好解决的地方，更换绝缘导线可以解决；
4.4 导线绑扎，连接不牢接地
导线与绝缘子、导线与设备连接不牢，接触不良，长期运行受热胀冷缩，导线摆动摩擦造成导线绑扎。这种现象的处理一是要改变和提高安装工艺，将原来利用导线本身做成线鼻连接改变用线夹固定，二是加强夜间巡视，发现打火现象要及时处理；
4.5 避雷器击穿造成接地
对这种现象的处理，一是要选择性能稳定的避雷针，二是要加强校验，对性能下降的避雷器及时更换。
5 电力网络规划和无功补偿的效益：
根据电力系统的负荷及电源发展规划对输电系统的主要网架作出发展规划。又称输电系统规划。它是电力系统规划的一个重要组成部分。电力网络规划的基本要求是确保供电所要求的输送容量、电压质量和供电可靠性等，把电力系统各部分组合起来使其整体结构的运行效率最高，经济上最合理，并能充分适应系统日后发展的需要。可靠性分析除了满足电力不足概率法（LOLP）和电能不足期望值（EENC）的要求外，还应进行安全性检查，满足N-1原则。安装低压无功补偿装置，获益最大的是用户，其次是供电系统。通过认真分析计算，加装低压无功补偿电容器，从而彻底解决了用户电能质量不稳定的难题，取得了良好的社会效益。
参考文献：
[1]卢凤英.10kv配电变压器防雷保护的措施[J].中国科技信息，2005；
[2]电力设计.电业工业部电力规划设计总院.《电力系统设计手册》.