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莫沃林
广东电网有限责任公司江门供电局 广东江门 529000
摘要：本文主要对低压配电系统无功补偿的作用及原理、方式和配置选择、运行数据和经济效益进行了论述，以期为企业节约电力能源作出贡献。
关键词：低压配电；无功补偿；配置选择；经济效益
一、前言
随着城市经济和人民生活水平的不断提高，电力需求的增长迅速，电力供需矛盾日益突出，电力供应的严重不足已制约了国民经济发展的速度。而要缓解当前乃至今后一个时期电力供需之间的矛盾，并从根本上解决问题，除了增加发电量这一主渠道外，采用各种节电措施，最大限度地利用现有各种电力设施资源也是非常重要的。利用无功功率补偿技术来挖掘现有电力资源潜力，是一种能够迅速见效的、切实可行的措施之一，同时也能够节约大量的电力能源。本文主要对低压配电系统无功补偿的作用及原理、方式和配置选择、运行数据和经济效益进行了论述，以期为企业节约电力能源作出贡献。
二、无功补偿的作用和原理
无功是电能传输和转换过程中以及电网稳定不可缺少的，也是部分用电设备（尤其是电动类设备）为保证正常使用所必须的。电力系统的无功补偿和无功平衡是保证系统稳定和降低线路损耗、提高效益和保证电能质量的基本条件。无功补偿对配电网系统的主要影响和作用有以下几个方面：
（1）对配网损耗的影响和作用
线损率是影响供电企业经济效益最主要的因素之一，特别是县级供电企业，如何降低线损率是每一个供电企业必须面对的一件事情，不少企业虽然重视对线损问题进行管理和研究，但无功补偿作为降低线损的重要手段之一，未能得到大多数的人的认识。
我们知道，用电设备吸收系统的有功为P=UIcosΦ，从式中可知，当P，U为定值时，提高功率因数cosΦ，电流I将减少，由于线损△P=I2R，式中线损△P和电流I的平方成正比，R是恒定不变的，电流下降线路损耗降低，因此，实行无功补偿，提高功率因数，将大大降低配网的线损率，提高供电企业经济效益。
（2）对供电电压的影响和作用
随着社会对供电电压质量要求的日益增加，电压质量的好坏将直接影响许多产品的质量和人民的日常生活。由于电流在线路中的流动，在线路的首端和末端电压会产生一定的差额，我们称压降，ΔU=IR，如上所述，相同定值的P，功率因数cosΦ的提高，电流下降，压降也随之下降，从而达到提高末端电压的目的。
（3）对配电变压器供电能力的影响和作用
配电变压器的供电能力指标是标称视在功率S，S=UI，如上分析，当供电电压不变时，在负荷点进行无功补偿将减少从系统吸收的无功电流，从而降低该负荷点吸纳的负荷电流，配电变压器将能够提供更大的有功供应能力。此外，由于电力系统普遍实施了对用电客户的功率因数考核，负荷端实行无功补偿后客户的功率因数将符合国家有关标准要求，减少了客户的无功电费支出，为客户节约了生产成本，提高了经济效益。
我国无功补偿导则规定：无功补偿应该遵循“全面规划、合理布局、分级补偿、就地平衡”原则，目前配电网中普遍采用“分散和集中、固定与自动相结合”的方法。主要有3 种补偿方式：1）在变电站10kV母线按主变容量的15%左右集中安装补偿电容器组；2）在用户配变低压侧分散安装低压补偿电容器柜；3）在10kV线路若干负荷中心处或线路23处集中安装10kV线路补偿电容器组。与前2 种方式相比，第3 种补偿方式采用在负荷侧进行杆上无功补偿，其效益相当明显。在10kV配电网采用杆上无功补偿方式，即将户外并联电容器安装在架空线路的杆塔上，以进一步提高配电网功率因数，达到降损升压的目的。这种无功补偿方式与在各公用变压器低压侧分散补偿方式相比，有着补偿装置集中，设备利用率高，便于管理和维护的优点；而且也能弥补公用变压器低压侧缺少无功补偿的缺陷，减少了大量无功的沿线传输；此外基本不用占用土地等资源，尤其是在线路较长（5km以上）、功率因数较低（0.9以下）的配电线路上，在负荷侧进行杆上无功补偿，其效益将相当明显。但如何确定补偿地点和容量，使线损或年支出费用尽可能少，同时又不会显著增加运行的维护工作量，达到安全可靠运行目的。
三、配网无功补偿的方式和配置选择
目前1OkV配网的无功补偿方式很多，根据电压等级分1OkV线路补偿和400V低压补偿，根据投入方式可分为固定补偿和自动补偿，根据补偿安装地点可分为变电站1OkV母线集中补偿、配变台区低压集中补偿和用电设备点补偿等。
1OkV线路补偿即将补偿电容安装在1OkV线路上，安装地点一般在主要无功负荷落点段，以减少无功电流在线路上的流动为原则，可以装一组或多组，可采取固定补偿和自动补偿相结合方式，固定负荷补偿无功负荷的基本部分，保证低谷时段无功负荷的需要，自动补偿针对无功负荷变动部分自动补偿的投切控制方式比较多，定时、电压、无功功率或功率因数等都可以作为控制的物理量，现在无功补偿装置生产厂家一般多采用无功功率或功率因数作为控制物理量，即当负荷吸纳的无功功率超过定值或测定功率因数低于额定值时投入电容补偿，反之则切除。吸收无功功率较大的用电设备宜在设备安装地装设补偿电容，用电设备端的补偿装置一般采用固定补偿和手动投切方式。
四、无功补偿装置运行数据和经济分析
根据以上分析，笔者选择了两台配变进行台区无功补偿研究及数据分析，选择一个动力用户进行用电设备端无功补偿研究及数据分析。具体运行数据表l。
（1）台区补偿（如表1）
变台名称 配变A 配变B
配变容量 400KAV 250KAV
补偿容量 90Kvar 50Kvar
cosΦ 补偿前 0.71～0.85 0.75～0.87
补偿后 0.91～0.95 0.93～0.96 配变有功出力提高% 15.5 11.3
线损率% 补偿前 12.5 14.4
补偿后 6.8 7.3
降低百分点 5.7 7.1
月经济指标数据 补偿后实际月供电量 116800 45400
折算成补偿前月供电量 120038 47823
节约电量kWh 3238 2423
节电率% 2.7 5.0
节电价值（元） 1975.18 1478.03
注：节电价值按公司停电单价0.61/kWh元计算
（2）用电设备安装点补偿
从表1可以看出，在台区安装低压无功补偿装置、可以大幅度降低无功电流流动时产生的损耗，提高功率因数和配变供电能力、并且每个月可获得相当可观的节电收益，目前市场上销售的无功补偿装置（30～l00kvar全自动智能型）价格在1.3到1.8万元之间，与之比较，约一年左右时间即可以收回补偿装置投资成本。
从表2可以看出，在用电设备安装地点补偿无功，可以提高功率因数，从而减少被考核的无功电费支出，约6-10个月即可以回收补偿电容的投资成本。
设备功率
KW 补偿电容
Kvar 用电量
kWh cosΦ 月电费
（元） 其中无功电费
（元）
补偿前 50 0 14400 0.82 9346 851
补偿后 50 10 13800 0.93 8142 0
五、结语
10kv配网无功补偿适用于各供电企业和各用电客户，特别是县级供电企业，加强无功的管理对降低线路损耗，提高电压质量意义重大。无功补偿应尽量按照就地补偿的原则进行，尽量避免无功电流在线路中流动，无功补偿装置应考虑选用智能型设备，配网建设规划应科学合理选择无功补偿量和补偿点，在业扩报装和客户用电工程接入配网系统时应严格按服国家规程规定要求配备相应的无功补偿设备。
参考文献：
[1]张勇军，任震，廖美英等.10KV长线路杆上无功优化补偿[J].中国电力，2000
[2]陆东生.10kV配电线路非节点无功优化算法[J].江苏电机工程，2006，（2）：36-38
广东电网有限责任公司江门供电局 广东江门 529000
摘要：本文主要对低压配电系统无功补偿的作用及原理、方式和配置选择、运行数据和经济效益进行了论述，以期为企业节约电力能源作出贡献。
关键词：低压配电；无功补偿；配置选择；经济效益
一、前言
随着城市经济和人民生活水平的不断提高，电力需求的增长迅速，电力供需矛盾日益突出，电力供应的严重不足已制约了国民经济发展的速度。而要缓解当前乃至今后一个时期电力供需之间的矛盾，并从根本上解决问题，除了增加发电量这一主渠道外，采用各种节电措施，最大限度地利用现有各种电力设施资源也是非常重要的。利用无功功率补偿技术来挖掘现有电力资源潜力，是一种能够迅速见效的、切实可行的措施之一，同时也能够节约大量的电力能源。本文主要对低压配电系统无功补偿的作用及原理、方式和配置选择、运行数据和经济效益进行了论述，以期为企业节约电力能源作出贡献。
二、无功补偿的作用和原理
无功是电能传输和转换过程中以及电网稳定不可缺少的，也是部分用电设备（尤其是电动类设备）为保证正常使用所必须的。电力系统的无功补偿和无功平衡是保证系统稳定和降低线路损耗、提高效益和保证电能质量的基本条件。无功补偿对配电网系统的主要影响和作用有以下几个方面：
（1）对配网损耗的影响和作用
线损率是影响供电企业经济效益最主要的因素之一，特别是县级供电企业，如何降低线损率是每一个供电企业必须面对的一件事情，不少企业虽然重视对线损问题进行管理和研究，但无功补偿作为降低线损的重要手段之一，未能得到大多数的人的认识。
我们知道，用电设备吸收系统的有功为P=UIcosΦ，从式中可知，当P，U为定值时，提高功率因数cosΦ，电流I将减少，由于线损△P=I2R，式中线损△P和电流I的平方成正比，R是恒定不变的，电流下降线路损耗降低，因此，实行无功补偿，提高功率因数，将大大降低配网的线损率，提高供电企业经济效益。
（2）对供电电压的影响和作用
随着社会对供电电压质量要求的日益增加，电压质量的好坏将直接影响许多产品的质量和人民的日常生活。由于电流在线路中的流动，在线路的首端和末端电压会产生一定的差额，我们称压降，ΔU=IR，如上所述，相同定值的P，功率因数cosΦ的提高，电流下降，压降也随之下降，从而达到提高末端电压的目的。
（3）对配电变压器供电能力的影响和作用
配电变压器的供电能力指标是标称视在功率S，S=UI，如上分析，当供电电压不变时，在负荷点进行无功补偿将减少从系统吸收的无功电流，从而降低该负荷点吸纳的负荷电流，配电变压器将能够提供更大的有功供应能力。此外，由于电力系统普遍实施了对用电客户的功率因数考核，负荷端实行无功补偿后客户的功率因数将符合国家有关标准要求，减少了客户的无功电费支出，为客户节约了生产成本，提高了经济效益。
我国无功补偿导则规定：无功补偿应该遵循“全面规划、合理布局、分级补偿、就地平衡”原则，目前配电网中普遍采用“分散和集中、固定与自动相结合”的方法。主要有3 种补偿方式：1）在变电站10kV母线按主变容量的15%左右集中安装补偿电容器组；2）在用户配变低压侧分散安装低压补偿电容器柜；3）在10kV线路若干负荷中心处或线路23处集中安装10kV线路补偿电容器组。与前2 种方式相比，第3 种补偿方式采用在负荷侧进行杆上无功补偿，其效益相当明显。在10kV配电网采用杆上无功补偿方式，即将户外并联电容器安装在架空线路的杆塔上，以进一步提高配电网功率因数，达到降损升压的目的。这种无功补偿方式与在各公用变压器低压侧分散补偿方式相比，有着补偿装置集中，设备利用率高，便于管理和维护的优点；而且也能弥补公用变压器低压侧缺少无功补偿的缺陷，减少了大量无功的沿线传输；此外基本不用占用土地等资源，尤其是在线路较长（5km以上）、功率因数较低（0.9以下）的配电线路上，在负荷侧进行杆上无功补偿，其效益将相当明显。但如何确定补偿地点和容量，使线损或年支出费用尽可能少，同时又不会显著增加运行的维护工作量，达到安全可靠运行目的。
三、配网无功补偿的方式和配置选择
目前1OkV配网的无功补偿方式很多，根据电压等级分1OkV线路补偿和400V低压补偿，根据投入方式可分为固定补偿和自动补偿，根据补偿安装地点可分为变电站1OkV母线集中补偿、配变台区低压集中补偿和用电设备点补偿等。
1OkV线路补偿即将补偿电容安装在1OkV线路上，安装地点一般在主要无功负荷落点段，以减少无功电流在线路上的流动为原则，可以装一组或多组，可采取固定补偿和自动补偿相结合方式，固定负荷补偿无功负荷的基本部分，保证低谷时段无功负荷的需要，自动补偿针对无功负荷变动部分自动补偿的投切控制方式比较多，定时、电压、无功功率或功率因数等都可以作为控制的物理量，现在无功补偿装置生产厂家一般多采用无功功率或功率因数作为控制物理量，即当负荷吸纳的无功功率超过定值或测定功率因数低于额定值时投入电容补偿，反之则切除。吸收无功功率较大的用电设备宜在设备安装地装设补偿电容，用电设备端的补偿装置一般采用固定补偿和手动投切方式。
四、无功补偿装置运行数据和经济分析
根据以上分析，笔者选择了两台配变进行台区无功补偿研究及数据分析，选择一个动力用户进行用电设备端无功补偿研究及数据分析。具体运行数据表l。
（1）台区补偿（如表1）
变台名称 配变A 配变B
配变容量 400KAV 250KAV
补偿容量 90Kvar 50Kvar
cosΦ 补偿前 0.71～0.85 0.75～0.87
补偿后 0.91～0.95 0.93～0.96 配变有功出力提高% 15.5 11.3
线损率% 补偿前 12.5 14.4
补偿后 6.8 7.3
降低百分点 5.7 7.1
月经济指标数据 补偿后实际月供电量 116800 45400
折算成补偿前月供电量 120038 47823
节约电量kWh 3238 2423
节电率% 2.7 5.0
节电价值（元） 1975.18 1478.03
注：节电价值按公司停电单价0.61/kWh元计算
（2）用电设备安装点补偿
从表1可以看出，在台区安装低压无功补偿装置、可以大幅度降低无功电流流动时产生的损耗，提高功率因数和配变供电能力、并且每个月可获得相当可观的节电收益，目前市场上销售的无功补偿装置（30～l00kvar全自动智能型）价格在1.3到1.8万元之间，与之比较，约一年左右时间即可以收回补偿装置投资成本。
从表2可以看出，在用电设备安装地点补偿无功，可以提高功率因数，从而减少被考核的无功电费支出，约6-10个月即可以回收补偿电容的投资成本。
设备功率
KW 补偿电容
Kvar 用电量
kWh cosΦ 月电费
（元） 其中无功电费
（元）
补偿前 50 0 14400 0.82 9346 851
补偿后 50 10 13800 0.93 8142 0
五、结语
10kv配网无功补偿适用于各供电企业和各用电客户，特别是县级供电企业，加强无功的管理对降低线路损耗，提高电压质量意义重大。无功补偿应尽量按照就地补偿的原则进行，尽量避免无功电流在线路中流动，无功补偿装置应考虑选用智能型设备，配网建设规划应科学合理选择无功补偿量和补偿点，在业扩报装和客户用电工程接入配网系统时应严格按服国家规程规定要求配备相应的无功补偿设备。
参考文献：
[1]张勇军，任震，廖美英等.10KV长线路杆上无功优化补偿[J].中国电力，2000
[2]陆东生.10kV配电线路非节点无功优化算法[J].江苏电机工程，2006，（2）：36-38