浅析高压线路无功自动补偿技术

　　摘要:阐述高压线路无功自动补偿的重要性，提出合理确定高压线路补偿位置及补偿容量。
　　关键词:供配电线路，无功补偿，补偿方案
　　1无功补偿的重要意义
　　我国科技不断更新进步，推动了国民经济的高速发展。人民生活水平的不断提高，带来了电力负荷的高速增长。尤其是近几年，电力负荷迅猛增长，造成发电装机容量和输配电能力供应不足现象。电力用户对电能质量的要求也不断提高，电力生产与供应企业也非常重视电力系统运行的经济性。
　　电力系统电能质量和运行的经济性与无功功率息息相关。无功功率是电力系统不可缺少的，也是必备的。电网中无功功率的损耗及感性负荷的存在，要求供电系统提供足够的无功功率。无功功率分配不合理将造成线路损耗增加，供电系统利用率降低。
　　电力负荷随时动态变化，所以需要无功也要随时动态跟踪。为了达到维持无功功率平衡，要求无功补偿装置实现动态自动补偿。
　　2线路无功自动补偿的重要意义
　　我国乡镇10KV配电系统，受供电半径大、负荷季节性强等因素影响，线路损耗大，功率因数低，无功缺口大。高压线路无功自动补偿装置实时地跟踪线路功率因数和无功功率的变化，自动投入或切除电容器组，对线路无功补偿进行自动补偿和优化线路的无功配置，实现减损节能、改善电网供电质量之目的。线路无功自动补偿优于固定补偿，既不会造成电压波动，也不会造成线路无功过补。高压线路无功补偿装置具有选址灵活、安装简便、安全可靠、智能化程度高、运行可靠、使用寿命长等优点。
　　3线路无功补偿工作原理
　　线路无功补偿系统图如图1
　　图1
　　3.1系统的工作原理：
　　由电流互感器（CT）采集线路B相电流，电压互感器（PT）采集线路A.C相电压信号送到自动控制器。经过控制器采样电路，对得到电流.电压的模拟信号，经过A／D转换，得出电流和电压的数字量，然后通过控制器微处理器的运算，得出电流、电压、有功无功的功率因数、谐波等参数。
　　系统可按电压、功率因数或时间三种方式进行投切电容器。当功率因数作为控制物理量时，同时兼顾电压，保证电压不超限。依据线路功率因数的变化，对线路上电容器组进行自动跟踪投切。当功率因数低于设定值（不合格）时，系统根据所检测信号进行运算，发出投切电容器组。当线路功率因数满足要求，可按电压对电容器组进行自动跟踪投切；当系统检测线路的功率因数值超过设定值时，系统根据运算结果发出控制信号，自动跳开投切回路，将电容器组退出系统。同样，当功率因数低，而电压超出上限时，系统将强行切除所投电容器组。系统会对电容器容量进行比较运算，选出最佳补偿的电容器进行操作，从而使配电线路的无功达到最佳平衡。
　　3.2系统的功能及技术特点
　　系统的电压或功率因数为控制参考量：系统实测电压或功率因数值处于所设定的上限和下限之间时，系统保持现状，不动作；当系统实测电压或功率因数值高于电压上限时，系统经运算后大于预先设定值，发出切除电容器组命令；当系统实测电压或功率因数低于电压下限时，系统经运算后小于预先设定值，发出投入电容器命令；当系统的电容器在过压、欠压保护及谐波保护时，均发出切除电容器命令。具有保护闭锁功能，系统恢复正常（即被测母线电压大于75％或小于125％）时，闭锁解除。
　　系统以电压或功率因数优先的原则，融入反时限概念。反时限可以有效地保证电容器动作的平滑性，避免因电压波动、突变等引起的电容器频繁投切或震荡。此外，为了更有效地避免电容器的频繁动作，防止震荡投切，系统控制部分会根据电容器容量进行预算，保证电容器动作后不会使系统运行在不正常的区域而造成电容器的相反动作。当有多组电容器可进行控制时，控制部分会逐一将每个电容器容量进行比较计算，选出最佳补偿容量的电容器进行操作，使系统就地的无功达到最佳平衡。
　　3.3系统的结构特点
　　该系统为户外防雨型，柱上式安装，采用优质冷轧钢板制成，采用户外防腐、防锈、耐磨涂料喷附在外，颜色可与周围环境相协调，双杆架设安装。具有安装方便、安装可靠、不占耕地等特点。
　　4系统补偿容量及补偿位置的确定
　　高压线路无功补偿可根据线路长度（L）及无功负荷（Q）分布情况来确定具体补偿方案。
　　4.1线路无功负荷沿线路均匀分布.
　　仅在线路设置一个补偿点时：最佳补偿位置在2/3L公里处，补偿容量为2/3Q,即补偿地点应设在距离线路首端为线路全长的2/3处，补偿容量为全线路所需容量的2/3，此时线损下降最大，下降率为88.9％。
　　仅在线路设置两个补偿点时：第一个最佳补偿位置为距离线路首端2/5处，补偿容量为线路所需容量的2/5；第二个最佳补偿位置为距离线路首端4/5处，补偿容量也为线路所需容量的2/5。
　　4.2线路无功负荷沿线路递增分布
　　仅在线路设置一个补偿点时：最佳的补偿位置在0.775L公里处，补偿容量为线路所需容量的0.8倍，此时线路损下降最大，下降率为7％。
　　仅在线路设置两个补偿点时：第一个最佳补偿位置为距离线路首端0.54L处，补偿容量为线路所需容量的0.193倍；第二个最佳补偿位置为距离线路首端0.86L处，补偿容量为线路所需容量的0.259倍，此时线损下降最大，下降率为90.4％。
　　4.3线路的无功负荷沿线路递减分布
　　仅在线路设置一个补偿点时：最佳补偿位置为距离线路首端0.442L公里处，补偿容量为线路所需容量0.626倍，,此时线损下降最大，下降率为86.4％。
　　4.4线路无功负荷沿线为两边低，中间高分布
　　仅在线路设置一个补偿点时：最佳补偿位置为距离线路首端0.544L公里处，补偿容量为线路所需容量0.769倍，,此时线损下降最大，下降率为91.7％。
　　5无功补偿容量的确定
　　无功补偿容量是根据用户的年平均有功功率，补偿前的自然平均功率因数COS∮1和补偿目标功率因数COS∮2进行计算确定。
　　5.1按提高功率因数或降低线损计算
　　QC=P(√1/COS∮1-1-√1/COS∮2-1)
　　式中P:最大负荷月的平均有功功率COS∮1:补偿前的功率因数COS∮2:补偿后的功率因数
　　5.2按提高运行电压计算
　　QC=(U2-U1)*U2/X
　　式中U1:补偿前的电压U2:补偿后的电压X:电网的等效阻抗
　　6经济效益比较
　　我们把补偿前功率因数为0.83，提高到补偿后为0.93来计算有功损耗减少的百分比：
　　[1-(0.83/0.93)2]=21％
　　从以上的数据中不难分析，有功功率提高了，相应减少了满负荷运行电费开支，按当今电价即每年运行时间乘以减少电费开支部分，很容易就能得出年节约费用开支，这是一个很可观的数据。
　　7结束语
　　科技迅猛发展推动国民经济及人民生活水平不断提高，电子产品日新月异，从而造成用电系统更大的污染，无功功率需求量不断增大。高压线路自动补偿有效地解决了因用电负荷增大而造成的无功功率需求，降低了线路损耗，给电力生产与供应带来了经济效益。

《浅析高压线路无功自动补偿技术》

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