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DQZHAN技術訊：農村配電變壓器無功補償電容器的合理配置

運行中的配電網，不僅有功要平衡，無功也要平衡。通常對有功的平衡都知道要平衡，但對無功卻遠沒有像有功一樣引起重視，而當電網的無功平衡失調，功率因數降低時，電力設備得不到合理應用，線路損失增大，用戶末端電壓下降。因此，無功補償問題越來越引起人們的重視。在經過近幾年大規模的農網建設和改造，農村電網的健康水平有了明顯提高的同時，也安裝了大量的無功補償。這些大都采用自動投切，但往往由于電容器配置不合理，電容器只數太少，單只容量太大，投**達不到要求的功率因數，再投**又會因超過功率因數定值而投不上。這樣提高功率因數就達不到預期的目的。

1農村負荷特點及無功補償

配電變壓器無功補償裝置的作用就是使該臺變壓器的無功能就地平衡，一是平衡變壓器的勵磁所需的無功功率，二是滿足負荷無功的需求。盡量不向系統吸收無功或少吸收無功。農村除專用變外，一般是自然村的綜合變，它的負荷主要農村生活用電，副業生產以及少量的糧食加工等，這些負荷的特點是“二低一高”，即負荷率低，功率因數低，同時率高。一般情況配電變壓器容量處于半載或輕載情況下運行，晚間燈峰負荷可能出現*高負荷。負載端一般沒有無功補償裝置，自然功率因數cosф在0.7以下，極少數甚至在0.5左右。無功補償裝置就要針對負荷的特點有的放矢。

1.1變壓器運行時自身所需的無功功率

變壓器空載運行所需的無功功率：Q0＝I0％Se/100

變壓器滿載運行所需的無功功率：Qe=Q0+Ud%Se/100

變壓器正常運行時所需的無功功率：Q=Q0+Ud%Se（S/Se）2/100

式中：Ud%短路電壓百分比值

I0％空載電流百分比值

Se變壓器額定容量

S變壓器實際運行容量

根據以上的方程式可計算出變壓器所需的無功功率。

1.2負載所需的無功功率

考慮負載側所有的無功功率作集中補償。其計算方法如下：

Qc=P(tgQ1-tgQ2)

Qc：補償電容器容量（KVAR）

P：負載的有功功率

Q1：改善前功率因數角

Q2：改善后功率因數角

每千瓦的有功功率提高功率因數所需的無功功率如下表：

2無功補償的效益

對于電力系統來說，無功功率補償設備可裝在高壓側或低壓側。當然，如無功功率裝在低壓側，不僅可以提高功率因數，而且還可以減少線路，變壓器的損耗，提高變壓器、線路的利用率和減少系統的電壓下降。無功功率補償設備越近負荷端，獲取的經濟效益就越大。

2.1改善功率因數－降低總電流I（即視在電流）

I:視在電流，Ip：有功電流，Iq：無功電流

功率因數提高，視在電流I降低的百分數

從計算表我們可以看出，功率因數對視在電流的影響極大。例如，當功率因數從0.70提高到0.90時，視在電流I降低26.53％；提高到0.95，I降低34.04％。

2.2減少線路損耗

通過線路輸送的電流I＝P/cosф：Pxs=3I2R=3RP2/U2cos2ф

以功率因數等于1為基點，當實際功率因數為cosф時，線損增加的百分數為：

ΔPxs=〔（1/cosф）2－1〕*100％

由此式可計算出功率因數由1.0下降與線路損失增加的關系：

同理，提高功率因數與降低線損推算為：

ΔPxs=〔1-（cosф1/cosф2）2〕*100％

式中：ΔPxs－降低線損百分數

cosф1－原有功率因數

cosф2－提高后的功率因數

由上式可計算出功率因數提高與線路損失減少的關系。（以cosф＝0.6為參考點）

當功率因數由0.60提高到0.90，線路損失將減少80％，可見功率因數對線損影響極大。

3無功補償電容器的合理配置

電容器的合理配置包括選擇的電容器容量和只數兩個方面。

3.1功率因數的目標值

提高功率因數需要增加電容器，但提高功率因數后帶來的是視在電流下降和線路損耗降低，為方便比較，列出下列關系表。

功率增加與每千瓦有功功率所需增加的無功容量，視在電流降低和線損未下降的關系

從表中我們可以看出，當功率因數提高時所需的電容器和視在電流下降的百分比呈線型關系，唯有線路損耗下降的百分數不是線型關系，功率因數愈高，經濟效益就越差。當功率因數cosф由0.6提高到0.7時，線路損失下降近50％；而由0.7提高到0.8時，線路損失只下降了20％；當由0.8提升到0.9時，線路損耗僅下降10％，功率因數愈高，效果愈差，因此不要認為把功率因數提高到越高越好，往往事與愿違。筆者認為功率因數的目標值定為0.85較為合適。

3.2電容器的容量和只數

如果將功率因數的目標值定為0.85，假定負荷的自然功率因數數為0.65，計算出變壓器所需的補償電容器容量。

確定了電容器的容量，電容器只數的選擇應考慮幾個方面，理論上只數越多，調節越細，每只電容器的容量*好為制造廠的*小容量，但考慮到與功率因數自動調整器的配合，每臺變壓器的電容器數量不宜超過12只，另外為保證變壓器空載和變壓器滿載及接近功率因數數定值投運率，建議首、末投入的電容器的容量為*小。

變壓器補償的電容器只數為下表：

4結束語

合理配置農村配電變壓器的無功補償電容器，實現無功功率的就地平衡，提高負荷的功率因數，不僅能減少線路損耗，增加線路輸送容量，還能改善電壓質量。只要能合理配置變壓器的無功補償電容器，加強設備的運行管理，確保電容器的投運率，就能提高電能質量和電網運行的經濟性，增加可觀的經濟效益。