10kV配电网无功优化补偿的探讨

1.1功率因数:电气设备、电动机、变压器等。在电网中属于既有电感又有电阻的感性负载。感性负载的电压和电流的相量之间存在相位差。相角的COSφ为功率因数，即有功功率与视在功率之比，即Cos φ = p/s，功率因数反映了用电设备的合理使用、电能的利用程度和电力用户的用电量。

1.2无功补偿:将容性功率的设备与感性负载接在同一回路中。容性器件释放能量时，感性负载吸收能量，感性负载释放能量时，容性器件吸收能量，能量相互转换。感性负载吸收的无功功率可以由容性设备输出的无功功率补偿。

2.无功补偿的目的和作用

2.1补偿无功功率，提高功率因数。

在电网运行中，由于大量非线性负荷的运行，不仅消耗有功功率，还消耗无功功率。当负载电流通过线路和变压器时，会产生功率和电能损耗。根据电能损耗公式，当线路或变压器输送的有功功率和电压一定时，线损与功率因数的平方成反比。功率因数越低，电网需要的无功功率越多，线损越大。因此，在受电端安装无功补偿装置，可以降低负荷的无功损耗，提高功率因数，降低线路损耗。

2.2提高设备的供电能力

从P=S.COSφ可以看出，当设备的视在功率S一定时，如果功率因数COSφ增加，上式中的P也会增加，用电设备的有功输出也会增加。

2.3降低电网中的功率损耗和电能损耗。

从公式I=P/(3。U.COSφ)，可知当有功功率P不变时，负载电流I与COSφ成反比。装设无功补偿装置后，提高了功率因数，降低了线路中的电流，从而降低了电能损耗:δP = I2R降低电网中的电能损耗是装设无功补偿装置的主要目的。

2.4提高电压质量

线路电压损失δ u的计算公式如下:

式中:δu-线路中的电压损失kV。

p-有功功率MW

q-无功功率Mvar

UE-额定电压KV

r-总线路电阻ω

XL线电感ω

从上式可以看出，当线路中的无功功率Q降低时，电压损耗δ u也随之降低。

2.5减少用户电费支出，降低生产成本。

2.6降低设备容量，节省电网投资。

3.无功补偿容量的选择

3.1根据增加的功率因数确定补偿容量Qc。

式中，p为负荷月平均有功功率KW。

cosφ1 cosφ2-补偿前后的功率因数值。

例如，某加工厂月平均有功功率为300KW，功率因数COSφ=0.6。如果功率因数要增加到0.9，选择的电容器容量为:

3.3根据感应电动机的空载电流值确定补偿容量。

一般情况下，电动机的无功补偿采用就地补偿方式，电容器随电动机的运行和停止来回切换，容量不应超过电动机空载时的无功损耗。计算公式如下:

式中，Ue——为电机的额定电压(kV)

Io——电机空载电流可用钳形电流表测量。如果粗略估计，也可以用下面的公式:

Qc=(1/4~1/2)Pn

式中，Pn——为电机的额定功率KW。

3.4根据配电变压器容量确定补偿容量。

在配电变压器低压侧装设电容器时，应考虑以下原则:负荷较轻时，防止无功功率送回10KV配电网，以达到节能效果。根据配电变压器容量，计算如下公式:

QC =(0.10 ~ 0.15)Sn(Kvar)

Sn——配电变压器容量kVA

总之，无功补偿设备的配置应本着“统筹规划、合理布局、分级补偿、就地平衡”的原则，降损与调压相结合，以降损为主；还要把集中补偿和分散补偿结合起来，以分散补偿为主；同时，供电部门的补偿应与用户的补偿相结合，优先考虑地方平衡，做好无功补偿的配置和管理，以获得无功补偿的经济效益。