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。
本文关键字：无功补偿 电力配电知识，电工技术 - 电力配电知识
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