试论10kV配电网无功功率平衡及优化补偿

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1无功功率平衡

在电力系统中，无功功率同有功功率一样必须保持平衡，负载所需要的感性无功功率jQL由电网中无功电源发出的容性无功功率-jQc来提供补偿。无功功率平衡应根据就地平衡的原则进行就地补偿，避免大量的无功功率作远距离传输。无功补偿应根据分级就地平衡和便于调整电压的原则进行配置。集中补偿与分散补偿相结合，以分散补偿为主;高压补偿与低压补偿相结合，以低压补偿为主;调压与降损相结合，以降损为主;并且与配电网建设改造工程同步规划、设计、施工、同步投运。

2无功对电压和线损的影响

2.1无功对电压的影响

(1)无功与电压损耗的关系

当电网传输功率时，电流将在线路、变压器阻抗上产生电压损耗△〖WTBX〗U。其关系式如下：

△U=(PR+QX)/UN (1)

当线路安装无功补偿容量为Q c的并联电容器补偿装置后，线路电压损耗为

△U′=〔PR+(Q-QC)X〕/UN (2)

并联电容器补偿装置投入运行所引起的静态电压升高，即

△U-△U′=QCX/UN (3)

式中△U-电压损耗，V

P-线路传输的有功功率kW

Q-线路传输的无功功率kvar

QC-补偿投入的电容器容量kvar

UN-线路额定电压kV

R、X为线路电阻、电抗ΩZK)

从上式中可见，无功功率的变化，将引起电压降的变动，由于安装并联电容器，就地平衡无功功率，限制无功功率在电网中传输，相应地减少了线路的电压损耗，提高了配电网的电压质量。

(2)电压调整

10kV配电线路存在电压过低或偏高问题，其原因除了电网结构不合理和导线过细外，主要是无功功率不足或过剩。系统的无功功率对电压影响极大，无功功率不足，将引起电网电压下降，而无功过剩将引起电网电压偏高。无功功率平衡是维持及保证电网电压质量的基础，必须采取有效的调压措施，以提高电压水平。合理调整变压器分接头，是提高电网电压水平的一种调压手段。

2.2无功对线损的影响

在电网运行中，因大量非线性负载的投运，它们除要消耗有功功率外，还要消耗一定的无功功率，负荷电流通过线路、变压器将会产生功率与电能损耗。由电能损耗公式可知，当线路或变压器输送的有功功率和电压不变时，线损与负荷功率因数的平方成反比。功率因数越低，电网所需无功就越多，线损就越大。当cosφ=0.7时，无功功率和有功功率在电网中产生的电能损耗基本相当，即此时电网中线路和变压器的损耗有一半是由无功功率引起的。提高功率因数，可使线损率降低。综上所述，无功功率分级补偿就地平衡，提高负荷的功率因数，可减少电网中无功功率的传输，从而降低电网的电压损耗和电能损耗。