摘 要：通过理论分析说明对10 kV及以下公用低压配网加强无功投入 的重要意义，介绍了配网无功补偿应遵循的原则和措施，并分析了配网无功补偿的经济效益 。
关键词：配电网；无功补偿；分析；补偿效益
1 公用配网现状及存在问题
1.1 供电线路损失情况
据承德地区统计分析，供电部门管理的10kV农网和城网线路功率因数大都在0.65～0 .85之间，非电业管理的企业用户，其内部10 kV配网功率因数在0.85左右；由于大部分380 V用电线路动力设备实际出力比额定容量小及家用电器的特性决定了其功率因数 偏低，线损偏高。
10kV与380V电网功率因数偏低的主要原因是无功补偿设备集中在变电站10kV侧，只对10 kV以上电网具有补偿作用，没有实现无功就地补偿，380V配网无功投入不足，缺乏可靠 实用的无功补偿设备以及合理的补偿方式。无功功率不足，是功率因数低的主要原因，造成 了1 0kV及以下配网有功功率损失较大。根据承德市区2001年统计数据，10kV公用线路线损率1 0%， 无功补偿量基本上是0，平均功率因数为0.8，降损潜力非常大。
有功功率损失可按式 (1)计算：
式中△P——有功功率损失；
U——网络电压；
P——有功功率；
Q——无功功率；
R——网络电阻；
cosφ——网络功率因数。
可以看出：cosφ下降，△P增加。为简化计算，可按式(2) 计算：
式中 cosφ1——原有功率因数；
cosφ2——提高或降低后的功率因数。
因此，cosφ与线损的关系非常密切，努力提高cosφ是降低线损的重要措 施。当P、U基本不变时，cosφ和配网△P的数量化关系见表1 和表2。
1.2 配变损失分析
配变所消耗的无功功率仅次于感应电动机，约占无功功率的20%。两网改造中考虑解决过负 荷问题较多，在选择变压器容量时往往不经过调查，没有与实际负荷配合，只选择容量大 的变压器，而配变负荷的特点是用电时间集中，白天和后夜多数为轻载或空载状态，由于变 压器负荷电流小，同时受空载 励磁损耗的影响，功率因数较低，空载和轻载时变压器自身功率因 数只有0.5～0.6，消耗的无功功率占变压器容量的10%左右。
以承德市区2002年底统计，拥有公用配变400台，总容量73341kV·A，按上述方法计算， 无功损耗约7000kVar，每年有功损失电量为588万kW·h，城网统一调整电价为0.49 元/(kW·h )，直接经济损失288万元。
1.3 10kV及以下公用配网无功补偿情况
1.3.1用户专用变压器补偿
原电力工业部1996年颁发的《供电营业规则》规定：“无功电力应就地 平衡。用户应在提高用电自然功率因数的基 础上，按有关标准设计和安装无功补偿设备，并做到随其负荷和电压变动及时投入或切除， 防止无功倒送。100kV·A及以上高压供电用户的功率因数为0.90以上。其他电力用户 和大中 型电力排灌站、趸购转售电企业，功率因数在0.85以上。农业用户的功率因数为0.80。功率 因数调整电费办法按国家规定执行。”
为弥补无功损耗，根据用户变压器容量加收变损和实施功率奖罚；但由于功率因数 调整电费目前只罚不奖，用户无功投入积极性不高，只补偿自身损耗或补偿一部分，从而造 成10kV侧无功欠补。
1.3.2公用配变无功补偿基本为0
由于无功补偿所产生的经济效益不直接，因此供电部门在进行公用配网规划时，只考虑 增加电源点和变压器容量，往往忽视无功补偿设备的投入，承德地区目前配网无功补偿基本 为0，国内其他地区这种情况也比较多。
而公用配变的特点是容量大，负荷较重，居民用电时间相对集中，变压器空载和轻载运行时 间较长，造成变压器功率因数较低，损耗较大。
2 配网无功补偿的原则和措施
综上所述，针对城镇配网负荷增长快、功率因数低、压降大、10kV/380V配网综合线损高 的现状，对低压配网进行无功补偿已势在必行。
2.1 无功补偿应遵循的原则
a. 在技术经济比较的基础上，确定公用配变最佳补偿方案，将配变的无功损耗控制在最小 范围内，将无功消灭在高压入口端（包括变压器自身无功损耗、低压无功损耗和用户 用电设备的无功损耗）。
b. 最大限度提高10kV配网的功率因数，使其达到0.95以上，达到降损目的。
2.2 10kV配电线路无功补偿
对10kV线路合理进行补偿时，需要考虑以下两个问题:
a. 补偿容量的确定据一般规定，可以按照配电线路变压器装接容量的10%左右考虑。
b. 安装位置的确定线路出口电压较高，无需进行补偿，线路末端电压偏低，电容器运行 困难，可以将自动补偿装置安装在距线路电源侧2/3处。目前新型的无功自动补偿装置 ，可以根据配网无功潮流分布情况实时补偿，达到最佳效果。如果线路较长，可根据负荷情 况选择两处补偿点，一处安装在线路2/5处，另一处在4/5处。
2.3 配电变压器的无功补偿
由于配电变压器的负荷特点，在进行低压配网的规划时，既要满足最大负荷，又要考虑 经济效益，合理地补偿轻载时变压器的损耗。为提高变压器经济运行效率，最大限度减少变 压器无功损耗，根据具体情况，应对100kV·A以上变压器采用低压侧集中补偿方式，补偿 容量根据具体情况确定，一般按变压器容量的20%～30%配置，随负荷变化自动投切进行补偿 。对100kV·A以下变压器采用固定就地补偿，补偿容量按变压器容量的10%～15%确定。
关于农网50kV·A以下配变可在二次侧加装固定补偿电容器，其容量计算公式为：Qc=Se·I0%/100（kVar）。式中，高损变I0%取7，低损变I0%取3。其根据是农网配变小而分散，最大利用小时仅1500h左右，其固定 无功损耗主要是由空载电流引起的。空载时，无功电流占总电流的90 %以上。统计数据表明，农网配变无功损耗大部分是无功造成的，其值占配网无功电量的50% 以上，因此，二次侧固定补偿可有效降低无功损耗，达到降损、升压和增容的作用。
3 配网无功补偿经济效益分析
配网的无功补偿经济效益非常明显，节能降损的潜力巨大。由于无功补偿经济效益分 析涉及很多内容，计算比较复杂，本文旨在对节能降损的经济效益进行非量化的理论分析， 为简化计算程序，采用了经济当量(每补偿1kVar的无功功率，相当于减少有功损耗的量) 来粗略计算经济效益，下面结合承德地区的实际情况进行分析。
3.1 10kV配电线路无功补偿效益分析
10kV线路补偿量可按公用变压器装接容量的10%来确定。承德市区公用变压器容量为73341 kV·A，补偿容量可以确定为7000kVar。无功经济当量取0.06，电容设备按每年运行3000h计，每年可减少电量损失126万kW·h，按0.4元/kW·h的电价计算，每 年可有50万元的收益。
3.2 配电变压器无功补偿经济效益分析
在变压器低压侧出口装设无功补偿装置，补偿容量按照变压器容量的25%计算，按补偿效果 ，低压侧补偿的无功当量值取0.12，根据承德市区具体情况，可对容量100kV·A及以上公 用变压器进行自动投切补偿，需补偿的容量为17500kV·A。电容设备投运按4000h/a计 算，每年可节电840万kW·h，获得收益336万元。可见，配电变压器补偿的节能降损潜力也 非常大。
3.3 应用情况
a. 承德市双桥区供电分公司对所辖东518、鹿518线路100 kV·A以上公用变压器安装了15台 无功补偿装置，电容器容量共计894 kVar，完成需补偿容量的31%，补偿前年加权平均功率 因数0.84，补偿后达到0.98，线损降低了近10%。
b. 被测试的一台变压器容量200kV·A，其负荷有工业、商业、居民用 电，属动力、照明混合型负荷，负荷率76.4%，其无功构成包括：变压器本身无功损耗6.6k Var，占10%；线路无功损耗3.6kVar，占5.5%；用户无功功率损耗55.62kVar，占84.5 %，总计无功损 耗65.82kVar，最大值94.07kVar，无功引起的有功损耗占有功损失50%左右。
另外，经测试，补偿前后电流相差约45A，折成变压器容量为31.2 kV·A，配变本身可增容 15.6%。由测试结果看出，公用配网无功补偿是空白，应推广开发，但用户无功损耗仍占主要部分， 因此，用户侧无功补偿工作也不容忽视，还需做大量工作。
c. 承德市公用配网无功补偿总体效益分析根据2002年底统计数据，全市公用配变400台， 73 341kV·A，变压器补偿容量按25%计算，需17500kVar补偿容量，无功补偿 设备按140元/kVar计（包括其它材料和安装费用），需投资245万元。按设备年运行2000h计算 ，补偿后每年节电1860万kW·h，增加收益168万元。10kV线路需补偿容量按10%计算 ，应 补偿容量为7000kVar，需投资补偿设备98万元。补偿后每年减少电量损失126万kW·h，增 加收益50万元。另外，降损本身就意味着变压器增容，按增长10%计算，市区400台可增 容8000 kV·A，以200 kV·A变压器2万元/台的价格计算，此项经济效益可达80万元。
综合经济效益：全部无功设备总投资343万元，投运后年收益298万元，两年收回全部投资， 并增加净收益253万元。
4 结论
目前，电网无功补偿工作对主网重视程度较高，低压配网的补偿被忽视，而且主网 补偿多从安全、可靠运行和电压稳定出发，忽略了低压配网补偿获得的经济效益。因此配网的无功补偿是节能降损的一个有效措施，技术上成熟，简单易行，投资少，见效快，值得进 一步推广。
参考文献
［1］张必成，毕艳玲.无功补偿方案的探讨［J］.农村电气化，2002，(10).
来源：河北电力技术
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