浙江能容电力设备有限公司

1、简述

根据全国几大供电网络的统计，我国在供电线路上损失的电力平均为总输电功率的10%，而欧美及发达国家在供电线路上的损失仅占总输电功率的3%，如果采取措施，把供电线路上的损耗降到5%，仅此一项，我国在电力传输网上的损耗每年可节约600多亿元。所以对供电线路进行无功补偿来降低线路损耗并提高供电质量，是贯彻国家加快建设节约型社会战略部置的具体措施之一。

2、无功补偿的原理

从电工学可知，供电网上传输的总功率S，包含传输的有功功率P和无功功率Q，三者的关系为：S=简称功率三角函数，而P/S=cosΦ被定义为电力网的功率因数，其物理意义是：供给线路的有功功率P占线路视在功率S的百分数。在电力网上输送电力时，希望功率因数越高越好，也就是供电网传输极大的有功功率，极小的无功功率。因此，在线路上，把具有容性功率负荷的装置并接在电网感性功率负荷处，这样，感性负荷所需要的无功功率由容性负荷输出的无功功率来补偿，而无须由电源来提供，确保整个电力传输网的功率因数较高，目前国内外广泛采用并联电容器作为无功补偿装置。

3、无功补偿提高功率因数的意义：

当前我国城乡供电网中，10KV线路为主干线，尤其是农村配电网，供电半径大、负荷季节性强、用电时间集中，所以功率因数非常低，有的地区的功率因数低于0.6，整个供电网长期处在无功不足的状态下运行，造成线路损耗极大，电压质量极差，故对10KV供电网加装无功补偿提高功率因数已迫在眉睫。

3.1 无功补偿提高功率因数可极大地减少线路的损失

当线路通过电流I时，供电线路上的有功损耗为ΔP=3I²R=3R(P²+Q²)/U²=3R(P/UcosΦ)²

   =3RP²/U²cos²Φ

所以线路有功损失ΔP与cos²Φ成反比，cos²Φ超高，ΔP越小！

表1功率因数降低与有功损耗增加的关系表

3.2 无功补偿提高功率因数可减少线路电压损失

电力传输网上电压的损失ΔU=(PR+QX)/U由此可知，影响ΔU的因素有四个：线路的有功功率P，无功功率Q，线路电阻R和电抗X。如果采用容抗为X_C的电容来补偿，则电压损失为ΔU=[PR+Q(X-X_C)]/U，故采用补偿电容来提高功率因数后，电压损失ΔU减小了，同时电压质量也提高了！

3.3 无功补偿提高了电力网的传输能力

视在功率与有功功率之间的关系为P=S cosΦ，由此可知，在传送有功功率P恒定的条件下，cosΦ越高，所需视在功率也越小，所以在负荷功率因数较高的情况下，线路就可传输较高的有功功率，提高了供电网的送电能力。

4、10KV供电线路无功补偿位置和容量的确定

目前，10KV供电电源侧都采用了无功集中补偿的方法，而对于10KV供电线路侧采用无功分散补偿的方法，即把一定容量的高压并联电容装置分散安装在供电线路距离远、负荷重、功率因数低的10KV架空线路上。所以无功补偿装置安装地点的选择应符合无功就地平衡的原则，尽可能减少主干线上的无功电流。一般对于均匀分布无功负荷的供电线路，其补偿容量和安装位置按2n/(2n+1)(其中n为不小于1的整数)规则。对于负荷在线路上的分布状况不同，安装地点也不相同，并根据负荷分布特点和容量的大小计算确定。见表2

表2 配电线路分散补偿电容器装置的安装参数

5、 ZRTBBZW10KV供电线路无功自动补偿系统

ZRTBBZW10KV系列供电线路无功功率自动补偿系统，是专为10KV架空线路无功补偿精心开发设计的产品，在供电线路上选择******点加装此系统后，既能实时补偿线路无功缺口，又不会引起线路无功过剩，真正实现了10KV供电线路的无功功率自动补偿。

5.1 系统的工作原理

ZRTBBZW10KV系列供电线路无功功率自动补偿系统由电压互感器（PT）采集B、C相电压信号，高精度开启式电流互感器（CT）采集A相电流信号，把电压和电流信号传送到智能控制器，经控制器采样电路得到电压、电流的模拟信号，再经过A/D转换，得出电压、电流、有功、无功、功率因数、谐波百分比等参数，与存贮在固定存贮器中的系统设置点进行比较，由系统决定什么情况下操作电容器组，并通过高压交流真空接触器来执行电容器组的分合闸，从而达到自动循环投切电容器组，补偿线路无功的目的，使电网上无功功率供需就地自动平衡。系统的工作原理如图1所示。

5.2 系统的组成

ZRTBBZW10KV系列供电线路无功自动补偿系统，主要有：跌落式熔断器、避雷器、电流互感器、高压无功智能控制器、补偿柜及其支架等。补偿柜内部主要有：电压互感器（兼作电源）、高压交流真空接触器、交流接触器、喷逐式熔断器和电力电容器组等元件组成。

5.3 系统的结构特点

    (1)补偿柜主体结构为一体化箱式设计，壳体采用2mm冷扎铁板或不锈钢板焊接成型，达到防护IP53等级。箱体内装有，高压PT-CT，高压电容器真空投切开关、喷逐式熔断器、电力电容器组，而控制器单独安装在防雨箱内。

(2)ZRTBBZW-I型无功自动补偿系统采用单杆安装，即以电杆为中心，横梁上安装电容器成套装置及固定组电容器；

ZRTBBZW-Ⅱ型无功自动补偿系统采用双杆安装，即在主电杆旁再加立副电杆，把Ⅱ型补偿柜固定在主杆和副杆的横梁上，控制器固定在主杆上

两种型号的补偿系统都具有安装方便，安全可靠等特点

(3)作为投切动作元件的高压交流真空接触器，采用固体绝缘，具有免维护、无重燃、寿命长、可频繁动作等优点。

(4)每台电力电容器组都有内置自放电阻和内熔丝，并装有电力电容器单台保护熔断器，可进行相间短路保护及对地短路保护，当某个电力电容器组发生故障时，其高压熔断器将会熔断，该电力电容器组退出，不会影响整个系统的安全运行。

(5)高精度开启式电流互感器，具有较高的灵敏度，安装于10KV配电网的A相，在安装过程中不截断用户的高压线。电流互感器测出的电流信号通过二次线的方式并传送到控制器，从而避免了沿面放电击穿事故的发生，真正达到了安全可靠。

(6)无功功率自动补偿器，具有智能化程度高、灵敏度好、使用寿命长、可配置无线遥控操作等特点，通过专用手持控制仪，可以人工操作补偿装置，还可以无线读取运行参数、设计运行模式、修改设定值、查看运行记录，并且方便地和微机相连将运行数据传输给微机进行统计处理。

4.4 系统的安装调试

    (1)对于ZRTBBZW-I型补偿系统仅需单杆架设，无需副杆，而对于ZRTBBZW-Ⅱ型补偿系统需双杆架设，需要加立副杆。并且都必须按图施工，所需外配器件，如跌落式熔断器、氧化锌避雷器开启式电流互感器等均选用优质产品，以确保设备安全运行。

(2)高精度开启式电流互感器安装于10KV电网A相，把A相主线固定在电流互感器顶端两半园孔中，电流互感器标注箭头应与A相电流方向一致。

(3)在确认一切接线正确完好后，合上跌落式熔断器，给整个系统加电，并按照使用说明书进行：电源检查、倒送电检测、控制器连接测试、初始数据的测试与调整、真空接触器分合闸检测、控制模式和投切点设置等工作，调试完毕后按下自动运行键，则系统进入自动运行工作。

5.5 系统的故障分析及排除方法见表3

表3  ZRTBBZW-10KV无功自动补偿系统常见故障及解决方法