10KV配网串联电容器补偿探索

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摘要：在配电网中，电容器是被广泛使用的一种无功补偿装置，可通过串联和并联对电网进行有效的补偿，串联时可对电气参数进行改变，提高线路的输送能力，提高系统稳定性，并在功度因数一定的前提下，通过对参数进行改善，达到减少线路传送的无功功率和减少线路损耗的目的，同时也可提高末端的电压，平衡线路电压。本文仅对串联无功补偿电容器组的补偿进行探讨分析。

关键词：电容器 串联 配电网 探索

一、串联电容器的分析

在线路的运行过程中，线路自身在一定的电阻和电抗，线路在传送电能的过程中，因有电流流过，就会在线路中产生一定的电压降和功率损耗，当传送的电能越大时，在导线中流过的电流越大，在导线上产生的损耗也就越大，造成的电压降也就越大，使末端的电压就会更低，就会影响电动机的正常运行，影响产品的质量和设备安全运行，严重时会影响系统的稳定运行，造成系统解列或不安全事故及隐患。

以线路传送功率S=P+JQ，线路的阻抗为R+JXL，串联电容为XC为例，

1、串联补偿装置

（1）、安装串补装置后稳定输送容量提高的原理：

高压输电线路的静态稳定输送功率可由下式表示

式中，U1、U2为线路两端的电压；δ为线路两端的电源电压的相角差；XL为线路的电抗；U1U2/XL为线路的极限输送功率（静态稳定极限）。当线路中安装有串补电容器后，线路的稳定输送功率为

在同一个相角差（σ相同）的条件下，将装有串补电容器前后的稳定输送功率进行比较：Ke=Xe/XL为补偿度。在10kv配电线路工程中，若补偿度设为40%，则每条输电线路安装串补电容器后的稳定输送功率与安装前的稳定输送功率之比为1.7倍。即就电如果安装了2套串补装置后相当于增加了一条输电线路。

（2）、电压损失的计算：U为线路电压

从上式中可以发现：当线路传送功率一定时，PR/U不变，补偿后出现的（-QXC）/U可以抵消一部分线路消耗的QXL/U损失，对提高末端电压有一定好处。同时，也可以知，在功率和功率因数一定时，建成的线路来说PR/U+QXL/U是一定的，串联补偿的越多，同样的线路在损耗不变时传送的有功越多，电压降也越小，故对提高末端电压有很大的优越性。

2、应注意的问题

A、串补装置引起的过电压问题

串补装置虽可提高线路的输送能力，但也影响了系统及装设串补装置线路沿线的电压特性。如线路电流为感性，该电流将在线路电感上产生一定的电压降，而在电容器上产生一定的电压升；如线路电流为容性，该电流将在线路电感上产生一定的电压升高，而在电容器上产生一定的电压降。故电容器在一般情况下可以改善系统的电压分布特性；但串补度较高、线路负荷较重时，可能使沿线电压超过额定的允许值。

串补装置中的电容器串联在线路中，电容器上的电压随着流过电容器的电流变化而变化。当系统发生短路时，流过电容器的电流大大增加，电流的波形也有所变化，因而电容器上的电压大大增加，很可能导致电容器损坏。因此要求限制电容器上的过电压。

B、对继电保抗的影响到

线路中串联电容器后，使系统的参数发生变化，对继电保护的整定和开关的动热稳定校给进出更高的要求，特别是，在串联点的前后发生故障时，故障电流大小相差较大，对继电保护来说，很难做到准确可靠动作，势必要在电容器的保护上进行功能补充和完善，保证线路和设备的安全稳定运行。

为保护串补装置安全运行，配置完善的继电保护装置。串联补偿装置的电流互感器安装在对地绝缘的平台上，因此其二次侧电流信号不能直接传输给安装在地面上的控制保护装置。所以串补装置配置的电流互感器其二次侧均有并联电阻器，将电流信号转换为电压信号，再通过光电传感器将电压信号转换为光信号通过光柱输送到地面上的光接收器，接收器收到光信号后采用数字信号处理技术将光信号转换为电信号输送给保护控制装置。平台上的光电传感器工作所需要的能量由地面上的激光发生器通过光柱输送。并联电阻器和光电传感器安装在平台上的光柱端子箱内，在光电传感器两侧配置了非线性电阻器用以保护光电传感器免受过电压损坏。

C、串联补偿装置安装地点的选择问题

当负荷全部集中在线路末端时，从改善负荷端电压质量来看，电容器放在线路上的任何一点都是一样的。但由于短路故障最大可能发生在线路上，为了减少线路短路电流对电容器的冲击，串补装置装在负荷端是较为合理的。

在中低压线路上，通常沿线路有若干个负荷。此时，应使装设串联补偿装置后沿线的电压分布尽量均匀，并使各负荷点电压均在允许的电压变化范围内。

一般情况下，如果线路始端电压变化很小，而又不希望沿线各点电压大于始端电压时，最好将串联补偿装置接在线路电压降落的1/2处，选择合适的电容量，使其接入后该点的电压升高到线路的始端电压，这样可使线路末端的电压降落减少1/2，沿线各点的电压质量得到改善。在串补装置前面各负荷点的电压也略有提高，这是因为电容器所产生的无功功率补偿了一部分自线路始端送出的无功功率，它的作用相当于在该处接了一容量相同的并联电容器。串联补偿装置容量的确定

D、串联补偿装置电容器的容量确定

在配电网络中主要是按照调压（或增加网络输送能力）所需的容抗和通过电容器的电流来决定的。清楚线路电压提高要求以及负荷参数后，由下式可求得所需的串联补偿电容器容量。

3、结论

尽管在配网中串联电容补偿技术还有很多的困难，但鉴于串联电容易器补偿技术的优越性，可以提高电力系统的稳定性、增加系统的传送能力，改善系统的运行电压和无功平衡，改善电压质量，大容量、长距离传送电能时可减少电力线路架设，投资少，周期短，，见效快，在配网中有一定的发展空间，通过对保护功能的完善，就可以保证系统线路及设备安全稳定运行。

参考文献：

[1]李怀玉，刘万芝等.串联电容器的研究[J].西安ABB电力电容器有限公司.

[2]韩祯祥.电力系统中的串联电容器[J].浙江大学.

[3]万新梁，吴小颖.串联电容补偿技术应用研究.北京国电华北电力网工程有限公司.