农网10KV线路无功自动补偿效益分析

0.概况

随着国民经济的迅速发展，城网、农网的用电量日趋增大，电网的供电质量越来越受到供电部门的重视。随着一期、二期电网改造完成，电网的供电质量得到很大改善和提高，但是还存在着功率因数偏低，无功补偿不合理、线损较大等问题。滦县电力局特别重视线损的管理，本着为用户提供高质量的电能，自身也能创造更多的经济效益的原则采取了对自己的农网10KV配网系统进行完整无功补偿的方法。以前我局只对变电站集中补偿、10KV线路固定补偿和用户端低压补偿，现根据自身线路特点，对6-10KV线路采用了先进的户外高压无功自动补偿装置。此装置根据电压、时间、功率因数、无功等参数，利用微机技术控制并联电容器组的投切，以提高功率因数、降低线耗、改善电压质量。

户外高压无功自动补偿装置的特点：

实现了分级、多级投切，使得高压线路的无功补偿更加精细。

采用真空接触器来投切电容器。真空接触器的触头由特殊材料制成，特别适合开断容性电流。

高低压部件集成在一个箱体内，户外柱上安装，方便用户使用。

可通过无线通讯模块通讯方式实现近程控制；还可根据用户特殊需求，通过GPRS和CDMA等通讯方式实现遥测控制。

可根据实际需求，串联一定比率的电抗器，实现抑制谐波和补偿无功双重功能，可有效抑制五次、七次谐波。

1.设备选型

此次选型，涉及唐山市滦县电力局10kV晒甲坨变电站出口515线路一条，下面分别以线路现状、线路分析、设备选型、节能分析为顺序，对这条线路逐一进行分析。

1.1线路状况

线路长度：11.34km、线路总容量：12250kvA、出口电压：10KV、功率因数补偿前：0.8补偿后0.9、主干线型号：LGJ-185、线路电流：199.8A（最大负荷）、线路负载率：28%。

1.2线路分析

线路负荷较重；线路负荷分布不均匀，负荷性质为生活用电、农业灌溉和一些加工企业。由此可知，灌溉、生活用电及企业用电高峰期无功缺额最多，负荷主要集中在线路的后部，线路的功率因数为0.8左右，功率因数较低。

1.3设备选型

在10kV线路上进行单点集中补偿的最佳位置是在负荷的集中点处，这样的补偿节电效率高；对于线路较长或分支较多，分支负荷较大，负载的自然功率因数较低的线路可采用分散补偿，补偿的位置确定可选择在负荷集中的多点进行分散补偿。根据负荷的分布及线路实际情况，为了能够合理有效的对线路进行补偿，晒变515线路宜采用两点进行集中补偿。安装点（1）选在主线142#杆前，安装点（2）选在主线165#杆前。补偿的无功容量选择在平时负荷的基础上留有余量，根据补偿的无功容量大小选择补偿方式。

由提供数据和线路台账可知：安装点（1）到安装点（2）之间的配变总容量为6895kVA。安装点（2）到线路末端的配变总容量为5330kVA。

线路的负载率按用户提供的平均电流计算：

η=S′/S×100%=×U×I/S==28%

式中 S′：线路实际的视在功率，kVA；

S：线路总容量，kVA；

U：线路出口电压，kV；

I：线路的最大电流，A；

安装点（1）和安装点（2）之间的有功功率为：

P=η×S×cosθ=0.28×6895×0.8=1544KW

安装点（2）到线路末端的有功功率为：

P=η×S×cosθ=0.28×5330×0.8=1193KW

式中 S：安装点（1）到安装点（2）之间的配变总容量，kVA；

S：安装点（2）到线路末端的配变总容量，kVA；

cosΦ：补偿前的功率因数

补偿前功率因数以0.8计算，补偿后的功率因数达到0.9以上，需要补偿的无功容量为：

Q=P×（tg（cosΦ）-tg（cosΦ））

式中cosΦ：补偿后的功率因数

计算得知， 安装点（1）需要补偿的无功容量为454kvar，以上计算中所采用的计算数据都为额定电压10kV下的计算值， 为了电容器的安全运行现选用额定电压为11kV的电容器，则根据电容器安装容量与有效补偿容量之间的关系，可计算出需要补偿容量为544kvar，实际补偿可以选择550kvar，补偿方式为：静补50kvar+动补200kvar+动补300kvar；同理，安装点（2）需要补偿的无功容量为351kvar，实际补偿可以选择450kvar，补偿方式为：静补50kvar+动补100kvar +动补300kvar。

2.节能分析

线损和电流的平方成正比，输电线上的电流越大，线损就越大，如果我们在不改变电网输送能力的前提下，提高电网的功率因数，就能够有效的减小输电线上的电流大小，也就能有效减小线损。如果线路功率因数从cosΦ提升到cosΦ，安装点补偿后的电压U2将稍大于补偿前电压U1，为分析问题方便，可认为U2≈U1=U，则输电线上的电流减少到I′，那么线损减少量为：