摘　要：本文通过对农网中无功补偿特点的分析，针对农网线路较长，负荷波动大的特点提出通过仿真来计算无功补偿容量的优化设计方法，论证了升压降损的优点及适用性。该方法可模拟现场实际情况，能取得满意的补偿效果。对于工作在基层的农电工作者进行无功补偿技改工作有较大帮助。

　　关键词：农村电网　无功补偿　建模仿真

　　1　引言

　　农村电网由于变电所数量相对较少，长距离供电是一种普遍现象。农网负载大多为电动机，感性无功消耗大。根据大量的调查统计，农村电网中的总无功损耗中，配电变压器和用户的无功损耗约占84.8％，应作为农村电网无功补偿的重点。

　　2　10kV长线路无功补偿实例

　　该10kV线路全长20km，输电线为LJ－70铝绞线，所接配变总容量为6900kVA。该线路170#杆及其附近安装有2500kVA配变，从末端至170#杆线路长5km，配变容量为1770kVA。首端至170#杆线路长15km，配变容量为2630kVA。线路改造前，因线路较长感性无功过大使得末端电压低，线损率大。根据用电负荷调查该线路8～9月份用电量最大，平均在100万kW·h左右，而3～4月份平均用电量仅有60万kW·h左右。170#杆以后高峰用电量为70万kW·h，低峰用电量为40万kW·h。线路的自然功率因数为0.69。图1为近似负荷等效图。

图1　负荷等效图

　　供电公司因资金所限补偿点只设一个，从负荷观点看在170#杆装电容器较合适，该处明显为负荷中心，故补偿点选择在170#杆处。供电公司确定改造后的技术指标为：在用电高峰期补偿后线路功率因数不小于0.85，在用电低谷期功率因数控制在0.97以内。

　　按照补偿技术标准经过计算，实际取三相额定容量为390kvar的电容器。补偿改造后实测数据如表1所示。

表1　补偿前后比较

170#杆	装电容器前	装电容器后
电压(低峰)	9.58kV	9.75kV
电压(高峰)	8.75kV	9.01kV
功率因数(低峰)	0.69	0.92
功率因数(高峰)	0.69	0.81
电压损失(低峰)	8.7%	7.1%
电压损失(高峰)	16%	14%
线路线损(低峰)/小时	77kW	55kW
线路线损(高峰)/小时	262kW	210kW

　　　　　　　　　　　　　由表1可见高峰负荷时，功率因数未达到要求额定值0.85。

　　3　无功补偿方式的改进探讨

　　MATLAB软件学习简单、使用方便，具有强大的矩阵处理功能。而且具有专门针对电力系统的强大工具箱PSB(POWERSYSTEMBLOCKET)。因此我们可以用MATLAB仿真软件来模拟现场实际情况，这种技术的掌握可以将技术人员从繁杂的计算中解放出来，取得较精确的数据，具有很强的实践意义。

　　我们利用MATLAB软件中的PSB工具箱根据图1建立了MATLAB仿真图，如图2所示。

图2　MATLAB仿真图

　　仿真中利用测量元件测量线路、负载的电流、电压，有功、无功。

　　由表1可见实测功率因数与技改要求尚存在一定差距，这是由于线路存在电压损失所造成的，因此在设计时计算无功补偿容量时可以按低峰时完全补偿加以计算。

　　当完全补偿时，所需无功功率为：

　　实取600kvar。将经计算所得到的390kvar、600kvar补偿容量分别代入仿真系统，仿真结果如表2所示。

　　从表1、表2可以看出，在欠补偿的情况下仿真结果与实际值差别不大。通过表2我们还可以看出采用完全补偿比欠补偿时各项指标均有提高。这说明改进方法可提高电容器出力，更好地起到升压降损的作用。

表2　完全补偿前后比较

170#杆	欠补偿	完全补偿
电压(低峰)	9.73	9.86kV
电压(高峰)	8.99kV	9.09kV
功率因数(低峰)	0.915	0.994
功率因数(高峰)	0.80	0.86
电压损失(低峰)	7.3%	6%
电压损失(高峰)	14.3%	13.5%
线路线损(低峰)/小时	54kW	47kW
线路线损(高峰)/小时	207kW	185kW

　　改进后的设计方法不仅可以升压降损同时还能获得更佳的经济效益。若以0.5元/kW·h计，不同的处理方法所产生经济效益如表3所示。

表3　经济效益表

损耗和效益	未补偿还(元)	欠补偿(元)	完全补偿(元)
高峰损耗/月	94320	74520	66600
低峰损耗/月	27720	19440	16920
节约(高峰)/月	0	19800	27720
节约(高峰)/月	0	8280	10800

　　显然合理进行完全补偿是行之有效的补偿策略。

　　4　结论

　　在实际工程中应用MATLAB仿真软件，能比较快速、精确的模拟现场情况，获得较精确的仿真数据，再根据这些数据即可选择满足运行要求的最佳补偿策略。这项技术的推广将能把相关技术人员从繁杂的计算中解脱出来。