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o 第二章 无功补偿在配电系统中的合理分配

　　上一章确定了每个变电站的配电系统的补偿容量,本章则要解决这些补偿配电母线上和各条配电线路上的分配问题。

　　2·1 集中补偿容量的确定

　　在变电站的配电母线上设置的无功补偿称之谓“集中补偿”,设置在配电线路上或负荷处的无功补偿则称谓“分散补偿”。对于大宗用户按供用电规则要求的力率而设置的用户补偿装置则不属于本文讨论范围。

　　显然，分散补偿还能起到降低配电线损的作用，经济效果比集中补偿好得多；但是集中补偿便于管理维护和控制，配以自动投切装置则可实现自动调压调相的目的。因此，对电压波动较大的变电站有必要配置一定数量的集中补偿装置作为调压手段，以以提高电压质量；但是，对电压波动不大（如靠近强大的电源处）的变电站或已具其他调压手段(如带负荷调压变压器)的变电站就不应设置集中补偿，将全部应补容设作为分散补偿。

　　根据上述原则，集中补偿容量取决于对减少电压波动的要求。电网相对电压降由下面公式计算：
　　i(＝1．2…n）表示由电源至计算的变电站配电母线之间的各段电气元件，Pi及Qi为各段通过的有功率无功功率,Pi及xi为经过归算到同一电压U的各段电阻及电抗。 ：

　　如果在该变电站配电母线上增加一个集中补偿容量QBJ，则各段通过功率中的无功功率都将减少一个QBJ，补偿前后电压降之整为：

　　例如：某变电站欲在10KV侧母线上设置集中补偿以减少电压波动。原来，电压峰谷差为18％，为符合电压变动不越过士5%的要求,需装多少集中补偿容量？已知该母线短路容量为40兆伏安。

　　因为欲减少的电压波动为8%＝0．08，因此应设置集中补偿容量QBJ=0。008×40=3．2兆乏。

　　有时，按上列要求计算的集中补偿容量，超过该变电站的经改补偿容量.对于一般不重要的变电站可以放宽电压合格率的要求而减少集中补偿容量；如对电压要关严格，则只好降低补偿的经济效果或采用其他办法。（如采用带负荷调压变压器，改善电网结构的等.)

　　分散补偿容量

　　式中:QB为上一章计算的变电站应配置的补偿容量，a为集中补偿的投入率可取0．7.

　　2·2 分散补偿容量在集中负荷线路上分配

　　一般变电站总带有若干条公用配电线路，本节来讨论最简单情况，即这些公用配线均为集中负荷线路.

　　分散补偿容最不论怎么分配对配电母线由上的降损效果都是一样的，因此，寻求合理分配的原则就是使配电线路的降损效果达到最大值。显然，最合理的分配原则是使每条被补偿的线路在补偿后的无功经济当量都相等，因为如果不等，则应从经济当量较小的线路抽出若干补偿容量置于经济当量较大的线路上，便能提高效益.

　　图2·1画出了几条待补偿的集中负荷的线路，假定各线补偿容量是最合理分配方案，显然此时 各线的经济当量相等.

　　然后再按式(2·8）计算各线补偿容量.上列各式中，Qi代表各线路年平均无功负荷,QBF为由上节所述计算得到的分散补偿容量.由于分散补偿一般不装设自动投切装置，因此其投入率为1.

　　计算所得的各线补偿容量中,某些线路可能会出现负值,这是因为该线无功负荷小，要增加无功才能达到同等的经济当量。当然，该线路不需补偿，将其剔除后其余线路重新计算，直至不再出现负值为止。

　　2·8 分散补偿容量在分布负荷线路上分配

　　一般公用配电线路上的负荷总是分布在线路各点上,很少有真正的集中负荷,而且多数配线结构形如树叉，分支套分支，结构复杂,负荷分布很难用函数式来表达.困此，对于任意结构的配电线路，耍精确计算补偿容量的合理分配,几乎是不可能的。这里提出个近似的计算方法：将一条任意结构的配电线路，用一条集中负荷线路来代替，其无功负荷为原线路总无功负荷，选择等效电阻使其经济当量近似相同.

　　图2·2画出了一条简化后的配电线，该线路的所有分文都作为一个负荷点来考虑,图上假定干线上有几个分支点，无功补偿总是由线路末端开始的。 （由于有功负荷无法补偿，因而未画出。）

补偿前内无功负荷构成的线路损失为:

　　将上式与集中负荷线路的经济当量公式(2·7)比较可看出：当补偿容量以QB很小时,等效线路经济当量与实际线路经济当量是很接近的；随着补偿容量的加大，会出现误差.但本办法较简单，在实用上其误差是允许的。

　　结论：对于任意结构的配电线路，可对其各分支负荷计算在主干线上的平均负荷短，作为等效集中负荷的线路电阻，然后按上节所述的无功补偿容量分配方法进行。

　　对于分支较多的配电线路，用上列方法计算平均负荷距也是较繁的.此时，可按无功负荷分布情况，归纳为均匀分布、渐增分布和渐减分布三种类型，如图2·3所示。

 第三章 补偿点的选择

　　配电线路的补偿容量确定之后，对于集中负荷的线路来说,问题已彻底解决，因为补偿点只能是一个且设置在负荷处.但对于分布负荷的线路来说，还须解决补偿点的数目，补偿点的位置及各点容量等三个问题。本章将从最优经济效果出发来解决这三个问题。

　　3．1 单点补候时补惯地点的通 ∮

　　图3．1为一个补偿点时，线路上各点的通过无功负荷与各点位置的关系曲线,在补偿点之前为一条逐渐降低的曲线,在补偿点RB处无功有一突变，显然补偿前后线损功率之差为:

来
　　若q已知分布曲线，QB为巳知补偿容量,则补偿效果（即PX）仅与补偿点位置RB

　　有关，为求得PX的最大值，只需对BB求寻数，并使之等于零。即：

　　根据定积分求导运算法则，式（3·2）可解

　　式中，qRB为在RB点的线路上通过的无功负荷，因此可得到如下结论:

　　补偿设置的最合理位置是：该点上线路通过的无功负荷（即该点之后的无功负荷)为补偿容量的一半.简称“半容量"法则。

　　上列结论同样适用于两个以上补偿点的情况，如图3·2所示.结论所说的无功负荷系指某一段时间(如年）的平均负荷.  

　　上面所论证的选择都是在配电主干线上的补偿，对于具有一条或若干条重负荷距分支线来说,仅在主干线上选择补偿点就不一定是最优位置。在这种情况下，应计算分支点之后支线和干线的负荷矩,选择其中较大者设置补偿点。但是,无论在主干线或在重负荷分支线上，上述半容量法则仍是适用的.

　　3·2 两点补偿时补偿容量的分配

　　本节讨论的内容是:当两个补偿点时，如果总补偿容量确定，如何在这两点上合理分配。

　　根据牛容量法则，补偿点应如图3·3所示的原则设置。图中只画出了“补偿段”的情况，即线路无功负荷正好等于补偿容量的那一段，显然处于线路的后部。因为不论补偿容量如何分配，对补偿段之前的降损效果是一样的.补偿前后线损功率之差为： 请登陆:输配电设备网 浏览更多信息

　　将式(3·14）（3·16）（3·17）代入式(3·5)求解可得：

　　QB1＝0．453QB，即对渐减分布负荷线路，两个补偿点容量分配应使后面的稍小。

　　上列求解过程较繁，限于篇幅不赘述了。从结论分析:虽然负荷分布不相同，但两个补偿点容量分配相差不多，而每点容量又受设备参数牵制，为便于管理,建议一律采用等容量分配，而且这一结论也适用于三个及以上补偿点的情况。

　　3．3 补偿点数量的选择 ∮
补偿点越多降损效果越好。但是，补偿装置的初投资中，是包括与补偿容量无关的“固定费用”和与补偿容量成正比的设备费用两部分组成,因此补偿点越、多，初投资越高。因此从经济效益出发，正确选择补偿点数量的原则应该是:多设一个补偿点所增加的固定费用，如果能从多降损所节省的电费中，并在一定期限(一般定为五年）内得到抵偿，则应增加一个补偿点，否则就不应增加。

　　根据上列原则，我们来讨论每个补偿点的最大容量。为说明问题，以一条均匀分布负荷的补偿段为例，考虑单点和两点补偿两种情况，如图3．5所示。 
　　若无功负荷密度qo= 来替换R，则式（3。24）可变为: 
电压U单位为千伏，固定费用单位为元，无功负荷密度qo单位为千乏/欧,电度单价C1用元/千度表示。

　　为便于实用，把式（3·25）转为表3·1,单组电容器最大合理容量与线路的无功负荷密度有关，并与单个装置固定费用的折算电度有关。表3．1所列数值是供参考用，因为要确定单组补偿容量除上述经济效益的因素外，还受设备的参数、安装条件、控制设备能力等因素的影响。

　　表3·1是按10KV配电纲计算的，若为6KV配电网可将查得的容量乘以0·7即可.

　　结 论

　　并联电容器无功补偿的配置方法如下：

　　1·作为规划或估算一个供电区域的无功补偿装置的容量可采用经济功率因数法，比较简单直观.

　　2·对每一座变电站计算其无功补偿容量,以作为年度无功补偿计划安排时,最好采用经济传输无功负荷法计算，在经济效果方面比较合理，而且只要电网结构不变，数据可以长期应用。

　　3．变电站母线集中补偿容量，应根据减少电压波动要求来计算，如计算结果远大于经济补偿容量时,应考虑采用其他调压手段。对电压质量合格的变电站一般不应设置集中补偿。

　　4．分散补偿容量在各条公用配电线路上分配时，应采用补偿后的线路达到同一当量的原则,对于分布负荷的公用配电线路，建议按等负荷距原则简化成等值集中负荷线路，进行近似计算。

　　5．为便于管理,每条配电线路上分散补偿装置的单组容量尽可能选为相同的，单组最大合理容量根据无功负荷密度和每组固定费用的等值电度大小来决淀，

　　6·补偿点的位置应按半容量法则来决定，即在补偿点的线路上通过的无功负荷等于补偿容量的一半.当配电线路有较大的分支线时，应将补偿点选在无功负荷距较大的那个分支.本文为互联网收集，请勿用作商业用途本文为互联网收集，请勿用作商业用途
附 言 来源:
　　本文所述的各项计算中,除必须了解电网结构参数(如线路、变压器等）外，还需掌握电网的全面的无功负荷资料.因此，对变电站主变及馈线的无功电度表计应配全，校准,抄录。但是对配电线路的分支无功负荷，除了个别装有无功表的大宗用户外，大部分中小用户及农村用户是不知道的。因此应采用合理的估算，其方法如下：

　　1．同类用户按有功分配法.这方法适合于纯农业用户的变电站，如已知总的无功电度(可折算平均无功负荷),也知道用户用电量，则可按与用电量成正比分配无功负荷。

　　2．典型用户法。对工农业用户兼有的电网，要对每一类用户确定若干典型用户，设置无功电度表测量共平均无功负荷，并按其用电量计算出典型用户力率,再按各用户用电量和相应力率计算无功负荷。采用这一方法时，对配电变压器的空载无功负荷是不能忽视的，尤其是农业用户。