摘要：本文主要就農(nóng)村電網(wǎng)中配電線路配置無功補償?shù)姆椒ㄟM行了一系列探討，從而使之農(nóng)村電網(wǎng)的無功分層、分區(qū)、就地平衡，提高農(nóng)網(wǎng)安全、可靠和經(jīng)濟運行水平得以實現(xiàn)。

關鍵詞：農(nóng)村電網(wǎng)系統(tǒng);無功補償;配電線路

一、無功補償依據(jù)

根據(jù)我國按《功率因數(shù)調(diào)整電費辦法》，《電力系統(tǒng)電壓和無功管理條例》的規(guī)定，要求“高壓供電的工業(yè)及裝有帶負荷調(diào)整電壓設備的用戶，功率因數(shù)為O.95以上，其他電力用戶功率因數(shù)為O.90以上，躉售和農(nóng)業(yè)用戶功率因數(shù)為0.8以上”。

用電容器補償降低了電能損耗，提高了電網(wǎng)運行的經(jīng)濟性。但是這只是事物的一個方面，從另一個方面講，裝設電容器以需要一定的投資.而電容器本身也還有一定的有功損耗及電能損耗，當補償容量增大時，這方面的支出也隨著增大，又降低了電力網(wǎng)運行的經(jīng)濟性。綜合兩個方面的因素，按經(jīng)濟上合理的條件求出應的補償容量，一般經(jīng)濟上合理的補償容量，可以按年計算費用最小來決定。

由于農(nóng)網(wǎng)負荷變化較大，并非功率因數(shù)越高越好，從綜合經(jīng)濟效果和防止過電壓角度考慮，采用“欠補償”，防止低谷負荷或低負荷時的過補償而引起的過電壓現(xiàn)象。在無功負荷較集中的地方實行就地補償，同時按網(wǎng)損徽增率或無功負荷最優(yōu)分布原則分配補償容量，力求最佳經(jīng)濟效益。

低壓電網(wǎng)功率因數(shù)：低壓電網(wǎng)在的電戍性無功負荷應用電力電容器予以就地充分補償，一般在最大負荷月的月平均功率因數(shù)達到以下標準：

農(nóng)村公用配電變壓器不低于0.85;

100kVA以上的電力用戶不低于0.9。

低壓電力網(wǎng)中的無功補償按下列原則設置：固定安裝年運行時間在1500h以上，且功率大于4.OkW 的異步電動機，實行就地補償，與電動機同步投切。

二、農(nóng)村電網(wǎng)無功補償優(yōu)化配置方法

配電網(wǎng)無功補償包括：變電所集中補償，低壓集中補償、桿上無功補償和用戶終端分散補償。根據(jù)就地補償原理，農(nóng)村電網(wǎng)無功補償采用集中補償和分散補償相結(jié)合方案。集中補償是在35/10kV變電所補償，分散補償就是在低壓網(wǎng)或1OkV線路上補償。

1.變電所集中補償：針對輸電網(wǎng)的無功平衡，在變電所進行集中補償。補償裝置包括并取電容器、同步調(diào)相機、靜止補償器等。生要目的是就近向配電線路前段f靠近變電所的線路)輸送無功，改善輸電網(wǎng)的功率因數(shù)、提高終端變電所的電壓和補償主變壓器的無功損耗.同時兼顧調(diào)壓。這些補償裝置一般連接在變電所的10kV母線上或高壓供電用戶降壓變電所母線上，也包括集中裝設于電力用戶主總配電聿低壓母線上的電容器組。補償容量通常按主變壓器容量的15%一30%配備，具有管理容易、維護方便等優(yōu)點，但是，由于農(nóng)網(wǎng)負荷季節(jié)性強，設備負荷率低.變電所的無功補償容量的先擇很難適應季節(jié)性和晝夜大幅度變化的無功負荷的需要。為了使其功率因數(shù)達到上級電網(wǎng)規(guī)定值，并防止過補償和電壓升高題，必須采用大容量無功補償裝置自動投切，在運行上勢必出現(xiàn)頻繁的操作。又因為電容器組安裝在變電所主要是補償主變壓器本身的無功損耗以及減少變電所以上輸電線路傳輸?shù)臒o功電力，降低供電網(wǎng)絡的無功損耗。但它不能降低配電網(wǎng)絡的無功損耗。由于變電所以下用戶消耗的無功功率仍然需要通過配電線路長距離輸送。為了實現(xiàn)變電所的電壓控制。通常無功補償裝置(一般是并聯(lián)電容器組)結(jié)合有載調(diào)壓抽頭來調(diào)節(jié)。通過兩者的協(xié)調(diào)來進行電壓/無功控制。

2.配電線路集中和分敞補償：lOkV線路廣泛采用大樹干、多分支的單向輻射供電方式。這些線路的特點是負荷率低，符合季節(jié)性波動大，配電變壓器的平均負荷率低，供電半徑長，無功消耗多，功率因數(shù)低，線路損耗大，末端電壓質(zhì)量差。在配電線路上進行分散補償能顯著改善線路的運行性能，降低電能損耗，提高供電網(wǎng)絡的電壓質(zhì)量。

配電線路分散補償是指把一定容量的高壓并聯(lián)電容器分散安裝在供電距離遠、負荷重、功率因數(shù)低的lOkV架空線路上，主要補償線路上感性電抗所消耗的無功功率和配電變壓器勵磁無功功率損耗，還可提高線路末端電壓。

2.1配電線路無功補償確定安裝地點和裝設容量原則

1)就近補償適用于線路主干線長度超過10km、超過經(jīng)濟電流密度運行的重負荷線路、電壓質(zhì)量差的線路。

2)防止輕載時向電網(wǎng)倒送無功，容量選擇以補償局部電網(wǎng)中配電變壓器的空載損耗總值為度。

3)合理選擇安裝地點

2.2配電線路無功補償：安裝位置及補償容量確定無功補償裝置安裝地點的選擇應符合無功就地平衡的原則，盡可能減少主干線上的尤功電流為目標。一般對于均勻分布無功負荷的配電線路，其補償容量和安裝位置按[2n/(2n+1)](其中n為不小于1的整數(shù))規(guī)則，求得最優(yōu)補償方案�？紤]到無功補償裝置的運行維護、補償效益及投資回收期限，沿線的無功補償點以安裝一處為適宜，最多不應超過兩處，可以直接連接于主干線上和較大的分支線上，每個補償點的容量不宜超過100—150kvar。

配電線路上無功補償點容量應適當控制，并且在線路負荷低谷時，不應出現(xiàn)過補償向系統(tǒng)倒送無功。負荷在線路上的分布狀況不同，安裝地點也不相同。

3.用戶分散補償：目前我縣城鎮(zhèn)低壓用戶的用電量大幅增長，企業(yè)、廠礦、居民小區(qū)等對無功需求都很大，直接在用戶末端進行無功補償最恰當?shù)亟档碗娋W(wǎng)的損耗和維持網(wǎng)絡的電壓水平。

GB50052—1995《供電系統(tǒng)設計規(guī)范》指出，容量較大，負荷平穩(wěn)且經(jīng)常使用的用電設備無功負荷宜單獨就地補償。故對于企業(yè)在的電動機應該進行就地無功補償即隨機補償。針對小區(qū)用戶終端由于用戶負荷小，波動大，地點分散，無人管理，因此應該開發(fā)一種新型低壓終端無功補償裝置，并滿足以下要求：智能型控制，免維護;體積小，易安裝;功能完善.造價較低。

與工(一)、(二)兩種補償方式相比，用戶終端分散補償方式將更能體現(xiàn)以下優(yōu)點;線損率可減少20%;減小電壓損失，改善電壓質(zhì)馘，進而改善用電設備啟動和運行條件;釋放系統(tǒng)能量提高線路供電能力。缺點是由于低壓無功補償通常按配電變壓器低壓側(cè)最大無功需求來確定安裝，而各配電變壓器低壓負荷波動的不同時性造成大量電容器在較輕載時的閑置，設備利用率不高。

4.10/0.4kV配電變壓器的隨機補償：配電變壓器隨機補償，是將低壓補償電容直接安裝在配電變壓器低壓側(cè)，與配電變壓器同投同切，用以補償配電變壓器自身勵磁無功功率損耗和感性用電設備的無功功率損耗。

4.1隨機補償原則：10/0.4kV配電變壓器的補償位置一般在出口處的總保險后，這樣可用配電變壓器低壓繞組作為放電線圈，配電變壓器低壓側(cè)總保險作為保護。無功補償裝置的容量選擇，根據(jù)實際負荷水平按提主功率因數(shù)的要求合理配置。隨著負荷的變化，配電壓器隨機補償方式使用無功自動補償裝置自動投切一部分電容器組，以達到最佳補償功率因數(shù)。

4.2補償容量的確定

1)農(nóng)網(wǎng)配變負荷率一般部很低，據(jù)統(tǒng)計年平均負荷率為8% ，所以只要以每臺變壓器都進行就地補償，就可以補償農(nóng)網(wǎng)總無功負荷的50%，是目前補償無功最有效的手段之

2)配電變壓器低壓則補償容量不易過大。否則不但不經(jīng)濟.而且在變壓器空載或者負荷較輕時，還會造成過補償，使功率因數(shù)角超前無功功率向電力系統(tǒng)倒送和電源電壓升高。功率因數(shù)角超前有如下壞處：1電容器與電源仍有無功功率交換，減少電源的有功出力。2因網(wǎng)絡傳輸容性無功功率，仍會造成有功損耗。3白白耗費了電容器的設備投資。另外，如補償電容過大，當電源缺相時有可能發(fā)生鐵磁諧振過電壓，燒毀電容器和變壓器，影響漫備的安全運行。

3)為了防止發(fā)生過補償現(xiàn)象，其補償容量不應超過配電變壓器的無功功率，補償容量的選擇應考慮兩個方面：1補償配電變壓器本身的無功功率損耗;2當?shù)蛪壕W(wǎng)的cos<0.9時，補償?shù)絚os≤0.9所需要的無功功率。

此處所說的cos≤0 9指的是最大負荷時的功率因數(shù)，加了補償后。當負荷減少時，南于無功功率負荷減小，如果補償容量不變功率因數(shù)會提高。但在低谷負荷時不應出現(xiàn)過補償，以免功率和電能損耗。防止末端電艉升高。

對l00kVA及以上的配電變壓器宜采用無功補償微機監(jiān)測和自動投切裝置，合理調(diào)整無功自動補償裝置功率因數(shù)的整定值,保證無功功率在低壓電嘲就地平衡重負荷時提高功率因數(shù)到0.95以上,在輕負荷時功率因數(shù)不得大 0.95 補償容量按配變無功損耗的1.5~1.8倍估算補償時先補償無功負荷大、等值電阻大的配電變壓器，這是由于補償而減少的用有功網(wǎng)損A (AP)=(2Q—QOQ R/u 與無功負荷和等值電阻成正比。

4.3補償方式：低壓配電系統(tǒng)中的無功功率補償方式在用戶變壓器低壓側(cè)安裝低壓三相電力電容器組，在測得米樣相(多為B相)的功率因數(shù)后。便依據(jù)此值投切三相電容器組對三相負載的無功功率作集中補償。這種補償方式在以三相負荷為主的低壓供配電系統(tǒng)中表現(xiàn)優(yōu)異，但在以單相負荷為主的低壓供配電系統(tǒng)中，由于三相間無功負荷平衡，且這種不平衡無法通過調(diào)配三相負載等手段米消除。所以若是采用低壓三相電力電容器組按采樣相值對三相進行無功補償，則補償后三相功率因數(shù)不一致。采樣相補償效果好，而另外兩相則會經(jīng)常出現(xiàn)欠補償或是過補償。欠補償使得安裝的電力電容器組不能完全發(fā)揮作用，線路中仍然流過較大的無功電流而增加電能損耗,而過補償則將向電網(wǎng)輸送無功電流，這是電力系統(tǒng)中所禁止的。

如果采用單相電容器組按每相測出的功率因數(shù)值對三相分別進行無功補償，則會完全可以避免以電網(wǎng)中無功功率過補償或欠補償情況的發(fā)生，充分發(fā)揮電力電容器組對無功負荷作用，改善電能質(zhì)量，減少系統(tǒng)中的電能損耗。

分相補償對電容器額定容量的選擇應與變壓器容量相匹配。如果選擇大容量電容器組束補償小容量變壓器。往往會難以精確補償,而若是采用小容量電容器組補償大容量變壓器。則將會導致電容器的投切頻繁。電容器在接通時，經(jīng)振蕩而被充電到其穩(wěn)定值。頻率從幾百赫到幾千赫，出現(xiàn)極高的尖峰電流，而若是在電容器組中接入單個電容器，由于已接入電網(wǎng)的電容器此時成為附加能源。則將會產(chǎn)生更大的尖峰電流，這種尖嶧電流對開關電器是極為不利的，因此，碰盡可能減少電容器的投切次數(shù)。

由于現(xiàn)在電網(wǎng)中大量存在非線性負荷(如眾多的半導體功率元件等)，使得電剮中的諧波含量常常很高。而裝在電網(wǎng)上的電容器。從低壓側(cè)看來與變壓器的感抗及剩余的電剛電感形成一個振蕩回路。當這一回路的固有頻率與電流諧波的頻率相互重合時，振蕩回路勵磁而產(chǎn)生很的過電流，造成供電回路過載，甚至引起電容器的燒毀。因此需要在電容器接通回路中串聯(lián)一個電感，一則防止產(chǎn)生諧波，二則可吸收高次諧波電流。

5.低壓電動機的隨機補償

5.1電動機運行工況：三相異步電動機是企業(yè)最常用的電氣設備之一。由于它們都是電感性負荷，所以在企業(yè)內(nèi)部的生產(chǎn)運行中，功率因數(shù)一般都比較低，需要從電源中吸收大量的無功功率.才能正常工作，給企業(yè)造成較大的電壓損失和電能損耗。因此加強對三相異步電動機的運行管理，將有效地提高運行功率因數(shù)和綜合效率，減少線路損。

企業(yè)在內(nèi)部配電室里0.4kV母線上集中安裝一些電容器柜。對變配電系統(tǒng)的無功功率進和行補償，這對于提高企業(yè)內(nèi)部的供電能力，節(jié)約變配電損耗都有積積作用。但由于企業(yè)內(nèi)部的電動機大都通過低壓導線連接，分散在各個生產(chǎn)車間，形成企業(yè)內(nèi)部的輸配電網(wǎng)絡,由此，大量的無功電流仍然在企業(yè)內(nèi)部的輸配電線路中流動,這些無功電流在企業(yè)內(nèi)部所造成的損耗，依然不能解決。

5.2隨機補償?shù)脑�理、�?yōu)點、方式：因為在電容負載中產(chǎn)生的超前無功電流與在電感負載中產(chǎn)生的滯后無功電流能夠相互補償.所以在電力電動機電源終端并聯(lián)一個適當容量的電容器，就可以使電動機所需的無功電流大部分由并聯(lián)的電容器供給，從而減少輸配電線路上的總電流，降低線路損耗。

設電動機正常工作時，線路輸運的有功功率P是恒定的，無功功率為Q.，視在功率為S.，功率因數(shù)為c0s‘p. 若對該電動機的無功功率進行就地補償，使其無功功率為Q ，視在功率為s2。這時我們可以看出，就地并聯(lián)安裝了一個Qc=(QrQ 的無功電容螢以后，電動機從電源吸收的無功功率就由原來的O.減到Q2，視在功率s2

隨機補償就是將低壓電容器組與電動機并接，通過控制、保護裝置與電機。同時投切。隨機補償適于補償電動的無功消耗.以樸勵無功為主，，此種方工可較好地限制農(nóng)網(wǎng)峰荷。這種方式具有投資少、占位小、安裝容易、配置方便靈活，維護簡單、事故率低等優(yōu)點。若電動機年運行小時數(shù)大于800h。選用隨機補償較其他補償方式更經(jīng)濟，用戶的補償投資一般可在兩年內(nèi)全部收回且補償無功負荷效果最佳。

對于Y一起動的電動機，應將補償電容器的三個接線端子連接到電動機的D4、D5、D6三個端子上，使電動機在Y連接起動時，同時也將三相電容器短接起來，當起動完畢后。電動機進入連接運行時，電容器與電動機繞組并聯(lián)，投入正常的運行。安裝補償電容器的電動機。不能承受反轉(zhuǎn)或反接制動。電動機仍在繼續(xù)運轉(zhuǎn)，并產(chǎn)生相當大的反電勢時，不能再起動應避免電容器和電動機產(chǎn)生自激電壓。對于用戶的異步電動機，可以采取單臺補償?shù)姆绞�，但應采取防止功率因�?shù)角超前和產(chǎn)生自勵過電壓的措施。對7.5kW及以上投運率高的電動機最好進行無功補償，為防止出現(xiàn)因過補而產(chǎn)生的諧振過電壓，燒毀電動機，應將電動機空載時的功率因數(shù)補償?shù)浇咏?.0。因為電動機空載時的無功負荷最小。補償后滿載的電動機功率因數(shù)仍為滯后，這樣就避免過補償現(xiàn)象的發(fā)生。將低壓電容器同設備一起投切，直接補償設備本身的無功損耗。

5.3補償容量的確定：單臺電動機的補償容量，應根據(jù)電動機的運行工況確定。機械負荷慣性小的(切斷電源后，電動機轉(zhuǎn)速緩慢下降的，如風機等)，補償容量可按0.9倍電動機空載無功功率配置。

電動機的補充容量是按照其空載無功損選擇的。顯然電動機在負載情況下運行時始終處于欠補償狀態(tài)。如果補償容量選擇過大.電動機在空載或輕載運行時造成過補償。過補償?shù)碾妱訖C在切斷電源后，會因為電容器放電而供給電動機以勵磁。使旋轉(zhuǎn)電動機成為感應發(fā)電機，造成過電壓運行，對電動機和電容器均不利，要解決這一矛盾，必須把電容器與電動機分開控制，即在電動機投入運行后，再井人電容器組;在電動機退出運行前，先切斷電容器組�？梢姡�這種控制方式必然給運行管理帶來不便，對于要求頻繁起動的電動機不便使用。

 

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