农村配电网10KV配电线路无功补偿探讨
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摘要：随着电力用电负荷的不断增长,农村配网中的10 kV线路无功负荷运行较大,在用电高峰期间,部分10 kV线路的功率因数低于0.7,出现电压质量差、线路损耗大等问题,这些都是线路在无功不足的情况下运行的所造成。文中对农村10 kV配电线路无功补偿进行实例研究,对于降低线损、提高供电质量等具有极其重要的作用。
中图分类号：U665文献标识码： A
前言
我国配网尤其是农村电网节能潜力很大。合理配置电容器，使之智能化、免维护是这一领域的技术关键。该无功补偿系统技术先进、经济效益明显，在变电站集中补偿模式中，无功占有功的比例高达4o％ ～65％ ，整体无功缺额大，而设计为1O％ ～30％(大多为1O％ ～20％)。由于季节负荷差别大，冬夏季峰谷差达8～13倍，同季日峰谷达2～4倍，高峰时原补偿严重不足，传统方案无法设计。而该无功补偿系统自动化程度高、免维护且占地面积小，可以集成安装，也可安装在变电站出线杆上。
一、10 kV农网线路无功优化和补偿的原则
目前，国内配电系统无功补偿方式主要为：一是变电站集中补偿；二是线路无功补偿；三是低压集中补偿；四是用户终端分散补偿 。本文主要讨论的是10 kV线路无功补偿方式。10 kV农网线路无功补偿配置应遵循以下原则：
1、确定线路无功补偿方案时应遵循“全面规划、合理布局、分散补偿、就地平衡”和“集中补偿与分散补偿相结合，以分散补偿为主”的原则，以提高功率因数、损耗最小、提高末端电压、年运行检修费用最小等为目标 。
2、配电网的无功补偿以配电变压器低压侧集中补偿为主，以高压补偿为辅。配电变压器的无功补偿装置容量可按变压器最大负载率为75％ ，负荷自然功率因数为0．85考虑，补偿到变压器最大负荷时其高压侧功率因数不低于0．95，或按照变压器容量的20％ ～40％ 进行配置。
3、配电线路上装设的并联电容器在线路最小负荷时不应向变电站倒送无功。如配置容量过大则必需装设自动投切装置。
二、无功补偿量计算
为了准确计算出DWK-12的节能效果,对焦变302线的线路损耗进行了统计计算,计算结果如下:
1、线路概况: 焦变302线路总长约为33.93km,线路很长;负荷性质为农业灌溉,春、夏、秋三季灌溉用电较多,由此可知,此条线路负荷季节性较强,在灌溉季节无功缺额会最多。此条线路目前有3台固定电容器,容量共180kvar。其中6月-10月:白天功率因数0.92,夜里过补-0.75;其他月份固定补偿手动切除三组,功率因数在0.90以下。
2、线路基本参数
⑴. 焦变302线配变安装容量11600KVA
⑵.平均负荷率32%
⑶.自然功率因数0.75
⑷.导线型号均为LGJ-95 杆距80m
⑸.线路出口电压10.4KV
⑹.设备安装后段配变容量8160KVA
3、在65号杆安装DWK-12,补后功率因数0.95,补偿容量550(静补100+动补150+动补300)千乏,由于采用两级动补,补偿容量共分100、250、400、550四级,位置2补偿容量为200(动补50+动补150)kvar。基本实现了缺多少无功补多少无功,较好的解决了线路负荷变化对无功的需求。
三、补偿方式和容量的选择
1、补偿方式的选择
目前,10 kV线路补偿一般多采用柱上安装固定式电容器,为避免过补,电容器容量一般是按线路的最小补偿量(一般按线路最小负荷)来确定,或采用“三分之二”法则进行确定,虽能够对线路进行持续补偿,但在线路负荷高峰时,又发生欠补,线损率降幅较小,补偿效果不明显。所以,在负荷变化较大的10 kV线路上不宜采取固定补偿。而采用多级、多点无功自动补偿方式,其补偿效果最好,但考虑到多级、多点补偿投资过大,资金回收周期长等原因,所以可采用固定补偿与自动补偿相结合这一最佳模式。电容器总容量按线路无功需求量来确定,这样不论线路负荷处于高峰还是低谷时,都能充分对线路进行补偿:低谷时,固定投入一组小容量的电容进行补偿;高峰时,电容器组自动全部或部分投入进行补偿,真正实现根据线路无功、电压的变化自动跟踪补偿,从而减少配电线路无功输送流量,缩短无功输送距离,达到降低线路损耗,增加供电能力,改善供电质量的目的。
2、补偿容量的选择
线路无功需求峰谷差很大则是其线路特点,在分析此线路无功需求的基础上,固定损耗则为线路配变无功损耗,考虑到配变的励磁电流为4％～5％ ,这样的无功损耗最低可以达到320 kvar。其中“, 3+1+4”的容量分配模式在800 kvar的补偿容量中采用,这样能够最大限度进行投资方面的减少, 对于未装设补偿装置的且超过100 kVA来说,在低压配电盘母线上,按照其容量的5%进行固定补偿电容器300 kvar的装设,无功自动补偿装置在10 kV线路上安装一套。在补偿方式方面,一般采用一定加一动补偿方式,动补容量400 kvar,定补容量100 kvar。
3、 安装地点的选择
提高功率因数是安装补偿装置的一个方面,另外,还应该做到节能降损。通过线路传输把补偿装置的无功负荷传给用电设备,这是把补偿装置安装在线路前端情况中,但是应有的降损效果则打了折扣,尽管提高线路功率因数,但线路损耗同样由于无功电流长距离流动所造成。因此,为了最大限度实现所谓的就地平衡,减少线路上的无功电流,应该在无功负荷中心则是最好的安装地点。在10 kV线路上补偿过程中,考虑到补偿设备检测不到装置电源侧的负荷,且只是对于线路某段进行一定的补偿。所以,补偿点的过补情况则是允许,前提是整条线路不过补。
分析该线路的单线图,分析线路首段的距变电站较近的负荷可得,其中,配变容量能够占到总配变容量15%左右,变电站提供这部分负荷所需无功则是比较经济合理的。另外,考虑此10 kV线路较长特点,线路65号杆为中心较为均匀地分布着大部分的工副业专用变压器,无功自动补偿装置应该在该线路65号杆上安装,这是根据无功补偿就近就地平衡的相关原则。
4、10 kV 线路自动补偿装置的选用
对于此线路上的在补偿装置的结构设计来说,采用相当于两级补偿的固定补偿加自动补偿。不锈钢箱体内内置避雷器、控制器、开关等设备,单杆安装,在支架两侧分别安装外置的电容器,其特点为维护量小、安装简单、结构紧凑。
其中,在线路的武功需求下,以及相关的功率因数大小的要求下,智能型高压无功补偿和电容器专用真空开关相配套,为使得达到最佳量的电能质量和补偿量,实现对无功量的自动补偿则是通过自动投切电容器延时保护、等设备。另外,为实现保障并联电容器的安全运行,还能实现欠压保护、过压保护、拒动保护、过电流速断保护、失电保护、机构故障保护、等保护,还能够实现“四遥”通讯功能等。
四、效益分析
该线路的功率因数在经过一套自动补偿装置安装以后,已经能够由原来的负荷高峰期间的功率因数的0.75左右提高到0.92左右,日平均功率因数也能够从0.83提高到0.93。供电公司经过投资的3.5万元的自动补偿装置,能够降低线路损耗,提高线路功率因数,每年约能节约用电5万多元。另外,还能起到提高供电质量,并减少电网中的电压损失;以及提高电网的输送能力和设备的利用率的作用。
结束语
农村10kV配电网，有一部分是农村和企业合用线路，配电变压器存在点多、负载率低、负荷季节性强，线路功率因数低，配网所需的大量无功功率靠主网输送，导致电网线损居高不下，末端电压低。为有效降低线损、提升供电质量，可以在这些农网线路上加装线路无功补偿装置此项技术手段来实现降损、提高线路的传输功率和功率因数、提升供电质量的目的。
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