高邮某10kV配电线路选点优化无功补偿方案研究

袁丽丽+李培+孙红艳+朱明祥

摘 要：针对10kV农网配电线路的负荷分布波动大，高峰时段分布的位置及时间的不确定性，需要供电公司頻繁的改变分接头的位置等问题。文章提出选点无功优化补偿的方式，根据其线路的分布状况及负荷的密集度等数据，由“2/3原则”确定选取若干个点补偿的形式。为了降低线路的损耗，提高配电线路电能的质量，在每个补偿点进行固定补偿与动态补偿相结合的方式。结合设备近两年的历史数据，确定线路的平均负荷、最大负荷等相关的参数，从而确定固定补偿与动态补偿容量的大小。此方案可以避免高峰时盲目改变分接头达到满足负荷需求的目的，同时提高了供电公司的供电质量与经济效益。

关键词：选点无功补偿；固定补偿；动态补偿；容量

中图分类号：TM761 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2017）34-0166-03

引言

在某10kV农网线路中，由于夏天池塘供氧量、农业灌溉的的需求，出现配电线路负荷分布不均，某些时段负荷出现短时高峰值，甚至出现严重的高负荷，为了满足负荷需要，需要人为的频繁去改变分接头的位置，但由于农网中短时用电高峰值出现的时间与地点的不确定性，为供电公司的检修操作工作增加了难度。为了解决这一问题，考虑采用选点优化无功补偿的方式来满足高负荷运行。同时，因为此线路基本没有无功补偿装置，功率因数低，线路损耗大，供电线路末端电压低，为了减小线路损耗，提高线路末端电压，在10kV线路选点无功补偿方案的过程中，坚持固定补偿与动态补偿相结合的混合补偿模式。在电力负荷较低时进行固定补偿，当负荷增加时根据功率因数变化情况，自动投切动态补偿电容器组，以提高线路的功率因数和减小配电线路损耗。

1 某10kV农网线路的负荷分布

某10kV线路2015、2016两年历史设备负荷数据分布如图1～4所示。

由此看出，每年的6-11月份，负荷变化波动大，尤其是7-8月份出现重载现象，为保证线路的正常供电，需考虑调整分接头。但由于负荷出现高峰期的不确定性，增加了人员的工作难度，同时分接头调整不能无限制的调整，因此，考虑无功补偿的方式。以保证高负荷时，电网能正常供电。

2 补偿容量

2.1 固定补偿容量确定

由历史负荷数据可以确定全年平均有功负荷、平均功率因数，为了保证供电的可靠性，目标平均功率因数选择0.95以上，固定容量补偿大小如公式（1）所示。

式中：Qc为无功补偿容量；Pav为平均有功负荷；cosφ1为平均功率因数；cosφ2为期望功率因数。

2015年6月份到11月份线路的平均负荷为1.92MW，平均功率因数为0.92，目标功率因数为0.96，则固定容量补偿为：

Qc=Pav（tanφ1-tanφ2）=1.92×（0.43-0.29）=258kvar

2016年6月份到10月份线路的平均负荷为2.42MW，平均功率因数为0.91，目标功率因数为0.96，则固定容量补偿为：

Qc=Pav（tanφ1-tanφ2）=2.42×（0.46-0.29）=397kvar

考虑负荷变化的不确定性，选取最大补偿值，固定补偿容量为397kvar。

2.2 动态补偿容量确定

由于最大负荷持续时间短，总无功补偿量根据最大负荷的3/4倍确定，即平均负荷的α倍来确定。其中α是最大负荷与平均负荷的比值。

2015年6月份到11月份线路的平均负荷为1.92MW，最大负荷为4.47MW，α=4.47/1.92=2.33，动态补偿容量为：

2016年6月份到10月份线路的平均负荷为2.42MW，最大负荷为5.59MW，α=5.59/2.42=2.31，动态补偿容量为：

考虑负荷变化的不确定性，选取最大补偿值，动态补偿容量为290kvar。

3 选点无功优化补偿容量

3.1 电容器安装位置

某10kV农网配电线路，主要分布在D区，线路供电半径6.65km，线路为单联络结构，设计电流为553.00A，线路长度36.4km，共装机配电变压器97台，配变总容量为21815kVA，其中公用配变69台，容量为16910kVA，最高负荷Pmax=5.59MW，最小负荷Pmin=0MW，平均负荷Pav=2.42MW，最高无功负荷Qmax=2.58Mvar，最小无功负荷Qmax=0Mvar，平均无功负荷Qav=1.09Mvar。在无功补偿的过程中，结合现有的供电半径、有功负荷和无功负荷情况决定采用集中补偿与分散补偿相结合的形式，进行分散补偿。线路的负荷流向如图5所示。

电力负荷分散，供电半径大，为了减小线路损耗，提高线路末端电压，在负荷集中区选择补偿装置的安装位置，安装电容器以改变整条线路的无功分布。

农网10kV配电线路无功补偿安装的位置按照“三分之二”的原则确定，考虑在负荷集中处补偿时，无功电流传输距离最短，把安装位置确定在每个支路无功负荷的2/3附近。第一个安装点A选择在龙镇线干线长度的2/3左右附近的位置处，第二个安装点B选择在龙农线联络支线的末端到主干线长度的2/3处，第三个安装点D选择在红马支线的末端到主干线长度的2/3处。即如图6所示。

3.2 选点补偿容量的确定

通过比较龙镇干线与两处联络支线的有功负荷大小比例关系确定补偿容量的大小，有功负荷大，补偿就多。A、B、D三处固定补偿的容量大小确定方法：

A、B、D三处动态补偿的容量大小确定方法：

具体补偿容量的大小见表1。

4 结束语

针对高邮市某10kV农网线路，结合近两年的大数据资料，预测到可能出现高负荷的时间段，获取此时间段的平均负荷参数、最大负荷参数等相关的数据。从目前来看，农网中补偿方式大多数为静态补偿和动态补偿相结合的方式，依据大量数据分析，本文拟实施选点优化补偿，确定线路的补偿位置及每个补偿点的固定补偿、动态补偿容量的大小。预计选点补偿之后，可减少频繁改变分接头的次数，同时提高了配电线路的功率因数，降低了线路的线损，可给企业带来明显的经济效益。

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