10kV农村配网无功功率补偿技术

10kV农村配网无功功率补偿技术

莫家敏

广西电网有限责任公司贵港桂平供电局 广西桂平 537200

摘要：电能是各个行业领域必不可少的能源之一，在电能质量要求逐步提高的境况下，非线性负载应用量大幅增长，因而电网出现了无功不平衡现象，并产生了较多谐波污染，由此产生的冲击负荷会导致电能质量被削弱，不仅会降低电能利用率，也会增大电费支出，缩短电力设备使用时限，进而会影响到电力系统运行的安全性与稳定性。为增强电力系统运行可靠性，需要进一步优化无功补偿装置。对此，本文主要基于10kV农村配电网无功功率补偿技术展开相关概述。

关键词：10kV；农村配电网；无功功率补偿；应用

引言

农村电网规划与建设是电力系统整体规划和建设的一个重要环节，也是整个地区电网建设的一个薄弱环节，若能有效地解决这些问题，将会对整个地区电网的规划和建设具有重大的现实意义。无功功率补偿能够有效降低电力系统运行的能源消耗，保证电网安全可靠、经济稳定运行。因此，为保障农村配电网的高质量运行，需要保持电网频率的稳定性并尽可能提升电压质量，因而需要通过可行性的无功补偿装置对电力系统进行高效与精准的无功补偿。

1农村10kV配电网规划建设

农村电网规划应满足有关规范和需求，规划内容包括电网现状分析、总体规划和区域概括、电力与电量平衡，电力负荷的分析与预测，网架与电源建设，规划目标与技术，规划近期项目和预算，编制农村电网规划图纸，分析经济效益，编制计划手册等。

农村电网规划要统筹考虑，以市场为主导，以经济效益为中心，以安全为依据。（1）要坚持安全、可靠的原则，使电力系统与电力系统、都市化相结合。（2）规划技术要适度超前，以现有电网为突破口，把技术改造和新的电网结合起来。（3）规划要以人为本，以用户方便为宗旨

在农网改造中，尤其要重视农网规划，要认真考虑如何管理、运营、规划好农网，不断巩固和发展农网改造成果，逐步完善农网的建设。农村电网发展规划要与城市规划协调，农村电网的规划、建设和改造必须兼顾区域特点。比如，配电网络的容量必须与负荷发展相适应，以适应不同地区不同客户的负荷需求，合理地选择配网的布线模式和布线，以达到合理的布局，解决了一些线路长、损耗大、负荷率高的问题，加速老化设备的更新，为了在计划维修或紧急修理中，为了缩小停电范围，农村配电系统的主要干线必须形成环状网络[1]。

2无功补偿作用

无功补偿的应用及实现是对电力网络感性负荷的抑制作用，其可分析电气系统运行过程中的能量损耗点，结合能源损耗的关键形式，制定具有补偿功能的应对方案。但是此过程中，如果想要无功补偿装置最大程度降低电力系统损耗性，需在低压高压并联的电容器电路之中，添设具有补偿功能的无功补偿设备，保证总变电站系统运行的稳定性。实际安装过程中，考虑到并联补偿容器在电力系统中的无可替代性，则可将无功补偿装置嵌入在其中，保证系统在执行某项任务时，按照功能点进行补偿处理，实现对低压或高压电容器、电路状态以及电压传输状态的均衡处理。

3无功功率补偿主要方法

3.1静态无功补偿

静态无功补偿指以功率因数变化为依据进行补偿，需要事先投入相应容量电容器，缺陷是无法实时跟踪。最为常用的是接触器控制投切。

静态补偿有两种方式：（1）利用同步发电机与同步调相机进行静态无功补偿；（2）应用成本低、维护便捷的并联电容器作为静态无功补偿设备，但此无功补偿装置的容量较低，无法实现持续性的无功补偿，不适用于集中场所。

3.2动态无功补偿

动态无功补偿主要采用无功补偿电容器，此电容器的阻抗不具可调功能，无法对负荷的无功变化进行跟踪补偿，且补偿精度较低，但其响应速度较快。经过多次升级优化所诞生的第三代无功补偿装置SVG是一种补偿容量可调的动态补偿方式。SVG可在低压状态下产生补偿电流，并且维护方便、成本较低，补偿动作只需十几毫秒。其使用寿命最高为10年，并可用于谐波补偿，还可精准追踪与抑制冲击电流。SVG系统的应用利于增强供电系统稳定性，保证供电质量，并可降低谐波污染产生的设备损耗，且能有效降低供电成本[2]。

4农村10kV配电网无功功率补偿技术应用

某农村10kV配电网需要进行无功补偿，下面采用加装电容器装置及SVG两种方法进行静态无功补偿及动态无功补偿效果及谐波抑制效果的对比分析。该配电网的功率因数均值为0.85，未达到规定要求功率因数0.92~0.98的范围，因而需要通过无功补偿提高此10kV配电网的功率因数。

4.1静态无功补偿方案设计

应用传统加装电容器方式进行静态无功补偿，由于配电网中存在大量感性负载，因而可将负载等效为电阻，而后将电感串联其上，如此可通过并联电容器实现无功补偿。需要采用并联方式接入电网，三相共同补偿时可采用三角形接线法，此种接线方式可将电网中的对称3次谐波滤除，进而减少谐波产生的损害，并具备较高的无功补偿输出量。除此之外，还可利用星形接线法进行三相共补，需采用不带中性点星形接线方式，然而应用此接线方法时三相容抗值可能存在失衡问题，容易导致中性点位置发生变化，进而形成过电压

[3]。分相补偿时则可应用带中性点星形接线方式，可通过回路构建降低谐振，进而防止设备损毁而影响电路。

4.2动态无功补偿方案设计

（1）仿真系统负载模型构建

为解决并联电容器无功补偿不足的问题，可安装SVG替代电容器进而优化无功补偿效果。采用MATLAB软件模拟仿真分析SVG运行情况，首先构建仿真模型，设定电网电压为AC380V/50Hz，直流侧电压为750V，选用容性及感性的不控三相整流桥作为无功谐波负载，耦合变电器均为220V。利用带阻容性非线性负载仿真无功谐波发现，三相不控整流器可高效完成模拟，且能改变电流波形，既能同步降低功率因数，也可通过参数调整优化模拟效果[4]。

（2）无功补偿模块设置

系统中需设置静止无功补偿模块，其主要作用是对系统无功及谐波进行补偿。瞬时无功功率模块的作用则是分离无功电流。SVG的关键部件是三相逆变器，需安装补偿器投切模块，在0.1s时进行无功补偿投入，于闭环控制状态下可清晰观测到投入前及投入后的变化情况，通常情况下，在电容电压稳定后方可进行无功补偿。

（3）瞬时无功算法及滞环电流控制模块设定

采用锁相环作为谐波检测算法，此算法可对三相电网的电压相角进行有效检测，可通过代数变换对d-p坐标下的三相电流数据进行提取，进而完成无功电流分离，再通过与指令电流进行对比分析而完成误差调整，而后再将无功电流输送至逆变器中。完成三相电流信号测试后，可对有功及谐波中的无功功率进行分离，而后通过与指定电流对比，完成PWM输出信号的合理调节。此外，还需要设定滞环电流控制模块，由于此模块具有参数要求相对宽松的优势，对参数的精度要求并不高，因而可降低参数计算量，也可减少额外参数设定。

5结束语

综上所述，随着社会对用电需求的日益增长，对供电品质的要求也越来越高，因此，必须采用高效的无功功率补偿装置来保障电网的安全运行。而农村电网规划与建设是一项复杂而繁琐的工作，也是“乡村振兴”的重要组成部分。因此，必须合理科学的规划和管理农村电网，不仅要有远景规划，还要结合农村的具体情况，统筹规划和管理农村电网，做好10kV农村电网无功功率补偿工作，有效提高配电网运行质量。

参考文献

[1] 田一淳.电网无功补偿技术研究现状分析[J].通信电源技术，2019，36(5):39-43

[2] 邢新波 梁冯平.无功补偿装置的研究[J].上海电气技术，2021，14(04):45-47+58

[3] 张曙云 匡洪梅 唐婷媛.农村配电网无功补偿最佳优化配置[J].电源学报，2018，16(3):84-90

[4] 张志强 苗友忠 李笑蓉.电力系统无功补偿点的确定及其容量优化[J].电力系统及其自动化学报，2015，27(03):92-97