李冠铭
（广东集明电力工程有限公司，广东 东莞 523071）
摘 要：近年来，随着我国社会经济的飞速发展和电力系统建设的不断深化，对电源电压的质量要求不断的提升。本文将对10KV配电网的无功补偿问题进行研究，并在此基础上提出一些建设性建议，以供参考。
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关键词 ：10KV配电网；无功补偿；管理现状
中图分类号：TM714.3 文献标志码：A 文章编号：1000-8772-（2015）02-0125-02
随着城市化和工业化建设进程的不断加快，导致电力负荷激增，现行的配电网供电能力表现出明显的不足，很多时候显得力不从心、捉襟见肘。然而，10kV配电网的可靠性与供电能力，直接关系着国民经济的发展和人民的生产生活用电。因此，加强对10KV配电网的无功补偿研究，具有非常重大的现实意义。
一、10kv配电网无功管理现状
据调查显示，当前我国多数供电企业所采用的是变电站内的无功集中补偿管理方式，主网的功率因数一般都比较高、线损相对较低。对于10kV配电网而言，其无功补偿的管理现状不容乐观，很多的输电线路上的电压损失较大，尤其在高峰时间段，线路的末端难以保证供电的通畅性。线路电压损失相对比较大，功率因数低，导致电网的损失不断增大，对企业造成了严重的经济影响。基于此，笔者认为加强对配网的无功管理，不断提高其运行功率因数，对于节能降耗具有至关重要的作用。
同调查研究发现，造成10kv配电网无功管理不善的主要原因可以归纳为以下几个方面。第一，当前我国的《功率因数调整电费办法》只是针对100kVA 及以上的功率因数做出的规定，而对于100kVA 以下的功率因并由严格的规定，因此他们并没有安装相应的无功补偿装置和设备。第二，为节省投资，配网初装时很多用户逃避了功率因数的考核，将大容量的变压器说成是多台小容量的变压器，再加上实际运营管理过程中没有认真的把关，从而留下了很大的一个管理漏洞。第三，对无功管理缺乏思想重视，而且用户对所谓的无功管理并不了解，最终导致该安装的无功补偿装置没有安装。第四，10kV的配电网线路的电容器遭到了严重的破坏，或者因线路走向的变化而使其位置变得不合理，再加上疏于管理，最终造成了一定的线路损失。
二、10kv无功补偿的原理
一般而言，电网中的变压器、电动机等电力负荷，多数是感性负荷，因此在系统实际运行过程中要实时向这些机械设备提供适量的无功功率，以保证它们能够正常运行。当电网中适当地安装一些电容器无功补偿装置和设备后，能够为相关设备提供其所需的感性负载，以及所需要的无功功率，从而有效地减少配电网中的电源负荷，减少其向感性负荷输送无功功率。对于电力系统而言，电网的输出功率一般包括两部分，即有功功率和无功功率。其中，直接消耗电能，并将电能直接转化为热能、机械能以及化学能，并利用这些能量进行作功的这部分功率就是有功功率；相反，不需要耗损电能，仅仅是将电能转换成其他形式能量，并将这种能量作为设备作功的条件，同时可以在电网与电能之间进行周期性的相互转换，我们将其称为无功功率。由于无功功率在配电网中实际流动量减少了，因此也就有效地降低了输线路及变压器等设备因无功功率的输送而造成的能量损耗，即无功补偿。
三、无功补偿的方式
一般而言，无功补偿主要有五种方式，即配电线路补偿、变电站补偿、随机补偿、跟踪补偿以及随器补偿。
1.配电线路补偿
它是通过在杆塔上布设电容器的方式来实现无功补偿，补偿点不能太多；控制方式应当简便，补偿容量不能太大，以免过补偿现象的发生；可采用避雷器、熔断器等设备，进行过压或过流保护。配电线路补偿所提供的主要是线路与公用变压器的无功，具有投资小、便于管理、回报快等优点，因此可适用于功率因数低而负荷重的输电线路。
2.变电站补偿
它主要是针对配电网无功平衡问题，对其进行集中补偿，其设备有并联电容器、静止补偿器以及同步调相机等，其目的在于平衡无功功率，以改善其功率因数，将系统终端的母线电压提高。由于相关补偿装置主要集中在10kV母线之上，因此具有易于管理、方便维护等优点。
3.随机补偿
所谓随机补偿，主要是指将10KV电容器和电动机有效地连接在一起，对保护控制装置和电动机进行同时投切，来实现无功补偿。通常配电网中的部分无功功率是电动机消耗的，由此可见，做好电机无功补偿对于降低线路损耗具有重要的作用。
4.跟踪补偿
跟踪补偿法是将无功补偿投切设备作为控制与保护装置，将低压电容器组补偿于大用户母线上的一种无功补偿方式。该补偿发法主要适用于专用配变客户，不但可以替代随器与随机两种补偿方式，而且效果非常明显。
5.随器补偿法
随器补偿法是通过低压保险设备将低压电容器连接在配电变压器的一侧，其作用是补偿电变压器空载无功功率。变压器在空载和轻载时的无功负荷主要表现为变压器空载励磁无功，而配变空载无功是用电企业无功负荷的重要组成部分。
四、无功补偿的保护功能
一般而言，10kV及以上无功补偿设备中都设置了相对比较完善的保护功能，对于控制故障的发生、提高功率因数、减少设备的损坏以及降低电能的损失和提高配电网实际运行的可靠性具有至关重要的作用。
1.动态自检与自动恢复功能
控制器中的参数出现了错误或者出现了一般性故障时，可自动闭锁，并且在一秒内相关程序可以自动恢复，同时可保证输出无误。
2.欠压保护
当电压值为零、出现了异常低值，或者低于欠压值时，系统就会自动切除电容器，直到压恢复正常以后，方可正常操控。原理在于重新赋能时变压器上的励磁涌流之中，包含着大量谐波。
3.过压保护
电力电容器上的决定性因素主要是指耐受电压，若电压升高15％，其有效服役年限就会下降2/3，此时电容器很可能会遭到损害。当电压超过设定值并持续一段时间以后，一定要切除电容器、闭锁；当电压恢复正常以后，装置也会恢复正常状态。
4.过电流保护
由于系统谐波、电压波动以及短路故障等问题，很可能导致电容器中的电流过大，因此，当出现这一问题时要及时切除电容器；当电容器中的电流超过电流的设定值并持续设定时间以后，将电容器切断。
五、举例分析高压电机补偿问题
某10kV输电线路上的可负荷载是3000千瓦，线路的长度为4.6千米，导线的电阻率为0.33欧每千米。当没有安装无功补偿设备时，其功率因数是0.8，则通过计算可得出线路上的电流大约为216安培，线路中的电阻耗功率是 185千瓦，线损率约为5.8%；由此可知，只有母线的出线电压值为10.5千伏左右，负荷端的电压为值才能达到10千伏。
通过以上例子可知，配电网的功率因数越高，电网中用来供给用户使用的有效功率就会越大，电网线路上的无功功率耗损量就越小，输电耗损随之减小。因此，通过10kv无功补偿装置来提高电网和用户功率因数，不仅可以有效地提高供电设备的运行效率、改善电压质量和降低线损，而且还能够有效地提高用电设备的工作效率，对节能降耗具有非常重要的作用。
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（责任编辑：赵媛）