探讨电网结构及无功补偿解决方案

摘要：随着社会经济的不断发展，人们生活的不断提高，国家电网也在迅速的发展，其中配电网是我国城市建设最重要的设施，本文结合作者多年工作经验，对电网结构中的问题，进行了简要的分析，以供参考；

关键词：配电网；结构；解决方案；

配电网作为城市的重要基础设施之一, 与城市的社会经济发展密切相关。配压网覆盖城市各个角落, 连结城市千家万户, 这个网络不能适应需求, 不仅企业的效益受阻, 而且城市的各项功能都会遭受不同程度的损害。城市配电网的目标是建设网络坚强、结构合理、安全可靠、运行灵活的城市配电网, 不断提高城市配电网供电能力和电能质量, 以满足城市经济增长和发展的需要。

1 配电网结构

1．1高压配电网结构

武昌供区110kV变电站均为双电源，110kV电网以链式和放射型结构居多，以1-2座220kV变为电源分区供电。其中放射型占50%，链式占25%，其次为T型结构，占25% 。在正常方式下，220kV变电站的110kV母联开关并联运行（体育馆变为分列运行），其110kV母线出线为武昌区10座110kV变电站提供电源，一条110kV线路带1至3台不同变电站的变压器。10座110kV变电站中，有2座站双母线接线，4座站单母分段接线，2座站内桥接线、2座站外接线。每个变电站的各台主变均由不同电源110kV线路供电，110kV变电站的母联开关基本上断开运行（下新河体育馆变为并联运行）。

武昌有3座220kV变电站伸入主城区负荷中心，其中体育馆变电站为终端站，线路变压器组接线；体育馆和珞珈山变电站除为110kV高压配网提供电源外，还向10kV中压配网供电。另有武昌电厂（苏家湾）以110kV电压等级接入系统。

1．2 中压配电网结构

（1）中压架空网结构

武昌供区10kV架空线路共计85条，分为195段，平均分段数2.29段/条。

10kV架空线路以单联络和多联络为主，联络率达到85.42%，其中，单联络比例42.89%、多联络比例42.53%。

中压架空网络结构情况见表1.2-1

表1.2-1武昌供区公用中压架空线路分段和联络情况统计

线路条数 分段总数 平均分段数（段/条） 单辐射比例（%） 单联络比例（%） 多联络比例（%）

85 195 2.29 14.58 42.89 48.53

（2）中压电缆网结构

10kV电缆线路共计107条，以单环网接线为主，环网比倒达到89.72%。

中压电缆网络结构情况见表3.4-2

表1.2-2武昌供区中压电缆网络结构情况统计

线路条数

（条） 环网线路条数 双射线路条数 单射线路条数 其它结构线路条数 环网比例（%） 双射比例（%） 单射比例（%） 其它结构比例（%）

107 96 - 11 8（双环网） 89.72 - 10.28 7.48

注：（1）只统计公用网

（2）对于架空电缆配合线路，若电缆线路所占长度大于等于50% ,则归为电缆线路。

1．3 低压配电网现状

低压配电网结构为主干线―分支线―进户线―表箱，各类型线路主要导线截面系列如表1.3-1

表1,3-1 武昌供区低压线路导线截面一览表

低压线路类型 导线截面（mm2）

干线 185、150、120

支线 120、95、70

进户线 50、35、25

注：只统计公用网

低压配电网的线路规模见表1.3-2

表1.3-2武昌供区低压配电网的线路规模

总长度（km） 其中：（km） 电缆线路长度 架空线路长度（km）

三相四线制供电 单相供电 （km） 绝缘线 裸导线

3119.75 1121 1998.75 1299.75 1820 0

注：（1）只统计公用网；

（2）电缆、架空线路长度均按回路长度统计。

2 当前配电网存在的主要问题

2．1 部分区域负载能力不强、转供能力不足

10kV线路负载率在70%以上的占比8.33%，主要在积变、答变、余变、汪变供区，配交负载率在80%以上的占比2.79%，主要集中在城中村、老城区。

满足“N-1”校验线路比例为71.88%，站间联络率为59.90%，转供能力不足。

2．2 配电结构不尽完善

中压架空线路平均分段数较少，为2.29，联络率为85.42%，故障停电范围较大，中压电缆线路双环网比例为7.48%，无联络线路比例为10.28%，供电可靠性不高。

2．3 配网设备配置水平较低

配网设备建设标准不统一，设备品质不高。少油、防护等级较低的GG1-A型开关柜、XGN系列固定式开关柜和HXGN系列空气绝缘负荷开关柜仍在使用，部分户外环网箱、电缆分支箱凝露、操作机构锈蚀。高耗能变压器161台、占比例8.99%。

2．4 配电网运行监控手段落后，工作效率不高

目前，武昌供区配网仅对变电站出线开关状态实行了监控，其他中压配电设备，包括配电变压器、柱上开关、环网柜、开关站等主要配网设备基本上没有有效的监测手段，配变信息采集率为7.2%，自动化终端覆盖率为4.61%。

2．5 其它问题

（1）电缆通道未统一规划、统一建设

（2）重要用户电源配置不满足要求

3 配电网无功补偿

根据国网公司下发的《国家电网公司电力系统无功补偿配置技术原则》, 为了提高电压质量、降低线路损失, 应达到整个系统无功的就地平衡和分片分层平衡。

3. 1 城镇配电网无功补偿的原则

无功补偿应根据就地平衡和便于调整电压的原则进行配置, 可采用分散和集中补偿相结合的方式,无功补偿装置应能实现自动投切。

3. 2 无功补偿装置的安装地点和容量

35kV ～110kV 变电站一般在变压器低压侧配置并联电容器, 单组电容器容量不宜过大, 宜采用分组投切以更好地调整电压和避免投切震荡。在10kV配电室中安装无功补偿装置时, 应安装在低压侧母线上。

在供电距离远、功率因数低的10kV 架空线路上应适当安装电容器。当电容器能分散安装在低压用户的用电设备上时, 配电室中也可不装设电容器,其安装的电容器可以集中安装按需量自动投切, 亦可以分散安装与补偿的设备同时投切, 且宜分散安装。

3. 3 补偿方案

3. 3. 1 变电站集中补偿方式

目前, 较普遍采用的是在变电站进行集中补偿,通常采用微机控制的压并联电容器, 根据负荷水平的波动投入相应数量的电容器进行跟踪补偿。主要目的是提高功率因数, 提高变电站的母线电压, 实现无功的就地平衡。

3. 3. 2 配电变压器低压侧补偿

配电变压器低压侧补偿是应用最普遍的补偿方法。由于用户的负荷变化大, 通常采用微机控制、跟踪负荷波动分组投切电容器补偿, 提高专用变用户功率因数, 降低配电网损耗和改善用户电压质量。

3. 3. 3 线路固定补偿

大量配电变压器要消耗无功, 很多公用变压器没有安装低压补偿装置, 造成的很大无功缺额, 大量的无功沿线传输使得网损居高不下, 应考虑配电线路通过在线路杆塔上安装电容器实现无功补偿。

3. 3. 4 用电设备就地补偿

用电设备无功补偿的经济效果最佳, 感应电动机是消耗无功最多的用电设备, 故对于厂矿企业的较大容量电动机, 应该实施就地无功补偿。由于无功补偿对电网安全、优质、经济运行具有重要作用, 因此无功补偿是电力部门和用户共同关注的问题。合理选择无功补偿方案和补偿容量, 能有效提高系统的电压稳定性, 保证电网的电压质量, 提高发输电设备的利用率, 降低有功网损和减少发电费用。

我国配电网的规模巨大, 因此配电网无功补偿对降损节能, 改善电压质量意义重大。本文结合当前人们关注的电网无功补偿问题, 重点分析、比较了配

电网常用无功补偿方案特点, 并通过对无功补偿应用技术的分析, 提出了配电网无功补偿工程应注意问题和相关建议。

4 总结

配电网发展关系到国民经济的健康发展和社会稳定，关系着人民生活水平的提高，与地方经济发展规划及上线电网发展有连接，着重的解决配电网存在的一些问题，合理地进行了布点和主变容配置，优化电网网架结构，提高供电能力的可靠性；配电网规划是城市总体规划的重要组成部分，应与城市的各项发展规划相互配合、同步实施，做到与城市规划相协调。需抓紧开展配电网通道规划，落实规划中所确定的线路。

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。