35kV及以下变电站与线路的无功补偿分析
35kV及以下变电站与线路的无功补偿分析
摘要：无功功率不足，无功电源和无功负荷将处于低电压的平衡状态，将给电力系统带来诸如设备出力不足、电力系统损耗增加、设备损坏等一系列的危害，甚至可能引起电网崩溃事故，造成电网大面积停电。随着社会的发展与进步，重视变电站与线路的无功补偿分析具有重要的意义。本文主要简单介绍35kV及以下变电站与线路的无功补偿分析。
关键词：变电站 线路 无功 补偿 功率
Abstract: the reactive power shortage, reactive power and reactive load will be in low voltage balance state, will be to bring about such as electric power system capacity insufficiency, the power system increased loss, damage to the equipment, and a series of harm, and may even cause power grid collapse accident, creates the network area power outages. Along with the development of social development and progress, and pay attention to the substation and routes of the reactive power compensation analysis is of great significance. This paper simply introduced the 35 kV transformer substations and routes of the reactive power compensation analysis.
Keywords: substation reactive-power compensation power lines
  引言
农村电网线路较长，供电距离较远。变电站内配电变压器与系统供电变压器容量相差悬殊。另外农业用电昼夜负荷变化大，季节性强，配电变压器负荷率低，从而使农村供电系统的功率因数偏低。根据相关资料显示，农电系统的功率因数一般仅为0.6，而山区则更低，造成农村供电系统网损高，电压低。运行中的输电线路既是无功负荷又是无功电源。其线路无功损耗是系统无功负荷的一个组成部分，同时线路充电功率又是系统无功的重要来源之一。农村电网的这些特点都严重影响了供电系统的稳定运行和供电质量。
1、无功功率不足的危害
    交流电力系统需要电源供给两部分能量： 一部分将用于做功而被消耗掉，这部分电能将转换成为机械能、光能、热能或化学能，我们称为“有功功率” ；另一部分能量是用来建立磁场， 用于交换能量(电能一磁能——电能)使用的，对于外部电路它并没有做功，我们称为“无功功率” 。无功是相对于有功而言，不能说无功是无用之功，没有这部分功率，就不
能建立感应磁场， 有功功率和无功功率电动机、变压器等设备就不能运转。其物理意义是：电路中电感元件与电容元件正常工作所需要的功率交换。
    2 无功补偿设备
2． 1 发电机
    在电网的总负载中，既要求供给有功功率，又要求供给无功功率。因为电网的主要动力负载是功率因数比较低的三相异步电动机，如果发电机发出的无功功率不能满足电网对无功功率的要求，就会引起整个电网的电压下降，这对负载是不利的。调节发电机的励磁电流就可以调节发电机的无功功率。当调节发电机的励磁电流时，输出的有功功率不能改变。而无功功率则可以调节。在过励状态下，励磁电流愈大，发电机输出的感性无功功率愈大。
2． 2 电容器
    变电站内一般都安装了无功补偿电容器，其作用是就地进行无功平衡，减少线路电压损耗和能耗，还可以提高电压水平。电容器的作用主要是可以补偿用电负荷部分的无功功率，
提高供电系统的功率因数，降低能耗，还能改善电网电压质量。电容器又分为并联电容器和串联电容器。串联电容器可用于较长输电线路的阻抗补偿，并联电容器用来产生无功功率从而减小线路的无功输送负荷，还能减小电压损失。并联补偿电容器的容量QC( kvar) 可按下式确定:
    式中cosφ1p为补偿前总平均功率因数; cosφ2p为补偿后要求达到的总平均功率因数; Pj( kW) 为最大有功计算负荷; α 为月平均有功负荷率。
3．无功补偿的原则
    无功补偿的原则是: ①局部平衡与全网平衡相结合，既要满足全网的总无功平衡，又要满足分线、分站的无功平衡。②集中补偿与分散补偿相结合，以分散补偿为主，集中补偿为辅。这就要求在负荷比较集中的地方进行就地补偿，一方面要在变电站进行大容量无功集中补偿，又要在输电线路、配电变压器和用电设备处进行分散补偿，其目的是做到无功就地平衡，避免其长距离输送造成不必要的无功损失。③高压补偿与低压补偿相结合，以低压补偿为主，高压补偿为辅，这和分散补偿相互结合。④降损与调压相结合，以降损为主，调压为辅。
4 无功补偿方案比较分析
    配电网无功补偿方案主要有4 种，分别为变电站集中补偿、配电变压器低压补偿、杆上无功补偿和用电设备分散补偿。
4． 1 变电站集中补偿
    变电站集中补偿的主要目的是平衡输电网的无功功率，提高输电网的功率因数，改善系统终端变电站的母线电压，并补偿变电站主变压器和高压输电线路的无功损耗。
4． 2 配电变压器低压补偿
    为了提高用户功率因数，实现无功的就地平衡，降低配电网损耗和改善用户电压质量，采用配电变压器低压补偿是目前应用最普遍的补偿方法之一。微机控制和跟踪负荷波动分组投切电容器补偿是这种补偿方法中最主要的方法。
4． 3 杆上无功补偿
    杆上无功补偿主要是针对10 kV 沿线的公用变压器所需无功功率进行补偿，同时对于35
kV以下的变压器也是适用的。大量公用变压器要消耗无功，但是很多公用变压器并没有安装低压补偿装置，这样就造成了较大的无功缺额，同时通过沿线输电路传输无功会使得配电网的网损加重，在这种情况下可考虑应用杆上无功补偿。杆上无功补偿的特点是投资小、回收快、补偿效率较高、便于管理和维护。
4． 4 用户终端分散补偿
    在我国城镇主要是低压用户，企业、厂矿和小区等都需要大量的无功功率，最有效的方法是直接对用户终端进行无功补偿，这种方法可以有效地降低损耗和维持电压。GB 50052—2009《供配电系统设计规范》指出，容量较大，负荷平稳且经常使用的用电设备其无功负荷应该单独就地补偿。例如工厂中的电动机就应该实行就地无功补偿；小区用户用电的特点是用户地点分散，用电负荷随时间变化明显，按照《供配电系统设计规范》应采用无功自动补偿装置，采用智能控制以避免变压器轻载时电网电压过高造成某些用电设备损坏。但用户终端补偿的缺点是①投资大；②确定补偿容量需要重新计算； ③重视程度不够、管理体制不健全。目前，用户终端分散补偿的实际应用情况和效果并不太令人满意。因此，对终端分散补偿需加强宣传力度，使人们意识到分散补偿的重要性；提高设计深度，
从专业的角度技术方面进一步加大就地补偿的推广力度。结合以上4 种无功补偿方案的优缺点，综合比较见表1
   
   
™DuC§jšßbbs.3c3t±w¬€ñ; P»å结束语
    在35 kV 及以下变电站进行无功补偿、提高功率因数并搞好无功平衡是一项建设性的降损技术研究。本文分析了4 种配电网无功补偿方式，认为应更多地考虑系统的特点，将它们结合起来进行无功补偿。如何确定无功补偿设备的合理配置和分布，还需寻技术上和经济上的最优组合方案。
参考文献
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