摘要：农村配电网无功分散补偿方案探讨.1配电线路进行无功补偿的效果;2配电线路无功补偿的做法及分配方案;3配电线路上装设电容器后的效果实例.
关键词：配电线路无功补偿
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，则电压损失莫玌将下降。
(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。
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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台合计7100kVA(各厂矿专用变压器没有统计在内)有两个乡用电。1996年4月份该线路的有功电量为45.41万kW·h，无功电量为74.44万kvar·h。功率因数为：
cosΦ=45.41/45.412+74.442=0.61
配电变压器无功消耗计算值：
Qtr=7100×0.08×720=40.896万kvar·h
由此看出配电变压器的无功损耗占该线路总无功电量的55%。
线路传输的无功电量理论值为：Qx1=22.305万kvar·h，占该线路总无功电量的29.6%，剩下的11.239万kvar·h(15.4%)是其它感性无功损失。由此说明配电变压器的固定无功损耗所占比重大，是整个配电网功率因数偏低的主要原因。1996年6月份根据理论计算在黄坎农田线路分散装设了800kvar低压自愈式电容器后，通过实测，该线路功率因数从0.61提高到0.90左右，用户电压提高了10～15V，线损率由补偿前的21%下降到14%左右。由此可见，分散装设电容器效果显著。
低压无功就地补偿总体效益的初步分析：
(1)农村用电的特点是分散性和季节性，功率因数和负载率都很低，无功损耗十分严重。对此，采用低压无功就地补偿，把补偿范围延伸到低压侧的做法，从整体节能来考虑是比较彻底的，其经济效果显著。
(2)采用低压电容器就地补偿无功，减少了无功功率传输过程中的有功及无功损耗，提高了有功输送能力。
(3)和集中补偿比较：从理论计算和实际效果看，在减少配电线路线损、降低电压损失，增加设备出力方面都优于集中补偿。从运行及投资方面看，分散补偿的电容器利用率低，但使用灵活、设备简单，不需要维护。通过几年时间的运行，国产低压电容器运行状况是良好的。由于分散方式减少了传输无功损耗，所以较集中补偿，电容器总容量小，总体造价较低。
(4)低压电容器装设在配电变压器或其它设备(感性负载)低压出口处，随同设备一起投切，直接补偿电气设备本身的无功损耗，避免了空负载或轻负载时电压过高及电容器投入率低的矛盾。
(5)在配电网中，集中补偿、分散补偿的最佳联合配置方式还有待今后试验研究。