农村配电网无功分散补偿方案探讨

电力18讯：    作者：邵晓明

1 配电线路进行无功补偿的效果
　　(1)减少线路的有功损失：

当电流通过线路时，其有功功率损耗为：

△P=3I2R×10-3

或△P=3×(P/UcosΦ)2×R×10-3

式中△P--线路的有功功率损耗kW

I--线路通过的电流A

R--线路每相电阻Ω

P--线路输送的有功功kW

Q--线路输送的无功功率kvar

cosΦ--线路负荷的功率因数；

由上式可知，有功功率损失和功率因数的平方成反比。提高功率因数可以大量降低线损。当功率因数由0.6提高到0.8时，铜损下降将近一半。

(2)改善用户电压质量：

线路电压损失的公式为：

△U=(PR+QX)/U×10-3

式中△U--线路电压损失kV

U--线路电压kV

P--线路有功负荷kW

Q--线路无功负荷kvar

X--线路感抗Ω

R--线路电阻Ω

由上式可以看出，提高系统功率因数，减少线路输送的无功负荷，则电压损失莫将下降。

(3)减小系统元件的容量，提高电网的输送能力：

　　视在功率S=P/cosΦ，由此可以看出，提高功率因数在输送同样的有功功率情况下，设备安装容量可以减少，节约了投资。如设备安装容量不变则可增大有功功率输送量。安装电容器提高输送有功功率所得的效益，可按下式确定：

△P/Q=(cosΦ2-cosΦ1)/cosΦ2(tgΦ1-tgΦ2)

式中△P--有功功率的增加量

Q--达到△P所需要的无功功率

cosΦ1、cosΦ2--补偿前、后的功率因数

　　如果cosΦ由0.8提高到0.95，每kvar电容器节约配电线路上的变压器及其它设备安装容量约为0.38kVA。而网络上每kVA安装容量的造价为每kvar电容器价格的几十倍以上。

2 配电线路无功补偿的做法及分配方案

(1)无功补偿的做法：

　　将低压自愈式电容器装设在配电变压器低压出口处，随变压器同时投切，直接补偿变压器本身消耗的无功及补偿部分感性负载所需的无功。

(2)分配方案：

①补偿容量的选择：

补偿容量由电力负荷及补偿前和要求补偿提高后的功率因数值决定。计算公式如下：

Qbch=Ppj(tgΦ1-tgΦ2)

或Qbch=Ppj(1-tgΦ2/tgΦ1)

式中Qbch--所需的补偿容量kvar

Ppj--最大负荷月的平均有功负荷kW

Qpj--最大负荷月的平均无功负荷kvar

tgΦ1--补偿前的功率因数cosΦ1的正切值

tgΦ2--补偿后要求达到的功数因数cosΦ2的正切值

　　另外，我们必须注意cosΦ2值的确定必须适当。当功率因数由0.95提高到1时所需的补偿容量增加得很多，得不偿失。因此将功率因数提高到1是不合理的。

②配电线路各支线电容器的合理分配：

　　辐射状的配电网络中，设Q1、Q2、Q3……Qn为补偿前各条支线的平均无功负荷；Qbc1、Qbc2……Qbcn为各条支线上要安装电容器的无功功率；R1、R2、R3……Rn为各条支线的计算电组(其数值为每一支线的电阻值乘以系数α而得，一般α取0.55)。

装设电容器的所有各条线路的等值电阻Rd为：

Rd=1/(1/R1+1/R2+1/R3+……+1/Rn)

计算结果表明，符合下式的条件时，电容器的无功补偿效果最好，即：(Q1-Qbc1)R1=(Q2-Qbc2)R2=……=(Q-Qbc)Rd

因此，安装于各条支线上电容器无功功率的最合理分配为：

Qbc1=Q1-(Q-Qbc)Rd/R1

…………………

Qbcn=Qn-(Q-Qbc)Rd/Rn

式中Q-整条线路补偿前的无功负荷

Qbc-整条线路补偿后的无功负荷

　　另外，配电网中电容器的合理分配，还可以用作图法求得。以各条线路的QnRn为纵坐标、Qn为横坐标以相同比例画出直角三角形，如图1(a)、(b)、(c)所示；然后绘出一条综合折线，其横坐标在给定的纵坐标下，应等于各分量的横坐标之和，如图1(d)所示。如果在这一横坐标上绘出Qbc值，并做一直线与折线相交于D点，通过D点，做平行于横坐标的直线，于各直角三角形的斜边相交于A、B、C各点，则A、B、C各点的横坐标分别为Qbc1、Qbc2、Qbc3的合理分配数值。

图1 配电网中电容器合理分配图

　　(a)图为以Q1R1为纵坐标，Q1为横坐标的直角三角形；(b)图为以Q2R2为纵坐标，Q2为横坐标的直角三角形；(c)图为以Q3R3为纵坐标，Q3为横坐标的直角三角形；(d)图为在给定纵坐标下，以(a)、(b)、(c)图中各横坐标之和为横坐标的综合折线。

3 配电线路上装设电容器后的效果实例

　　以怀柔供电局黄坎农田线路为例，该线路总长76.264km(线号为LGJ-70导线17.30km，LGJ-50导线3.538km，LGJ-25导线22.432km)，配电变压器105台合<