高壓戶外柱上無功補償裝置

1、簡述

　　根據全國幾大供電網絡的統計，我國在供電線路上損失的電力平均為總輸電功率的10%，而歐美及發達國家在供電線路上的損失僅占總輸電功率的3%，如果采取措施，把供電線路上的損耗降到5%，僅此一項，我國在電力傳輸網上的損耗每年可節約600多億元。所以對供電線路進行無功補償來降低線路損耗并提高供電質量，是貫徹國家加快建設節約型社會戰略部置的具體措施之一。

　　2、無功補償的原理

　　從電工學可知，供電網上傳輸的總功率S，包含傳輸的有功功率P和無功功率Q，三者的關系為：S= 簡稱功率三角函數，而P/S=cosΦ被定義為電力網的功率因數，其物理意義是：供給線路的有功功率P占線路視在功率S的百分數。在電力網上輸送電力時，希望功率因數越高越好，也就是供電網傳輸極大的有功功率，極小的無功功率。因此，在線路上，把具有容性功率負荷的裝置并接在電網感性功率負荷處，這樣，感性負荷所需要的無功功率由容性負荷輸出的無功功率來補償，而無須由電源來提供，確保整個電力傳輸網的功率因數較高，目前國內外廣泛采用并聯電容器作為無功補償裝置。

　　3、無功補償提高功率因數的意義：

　　當前我國城鄉供電網中，10KV線路為主干線，尤其是農村配電網，供電半徑大、負荷季節性強、用電時間集中，所以功率因數非常低，有的地區的功率因數低于0.6，整個供電網長期處在無功不足的狀態下運行，造成線路損耗極大，電壓質量極差，故對10KV供電網加裝無功補償提高功率因數已迫在眉睫。

　　3.1 無功補償提高功率因數可極大地減少線路的損失

　　當線路通過電流I時，供電線路上的有功損耗為ΔP=3I2R=3R(P2 Q2)/U2=3R(P/UcosΦ)2

　　=3RP2/U2cos2Φ

　　所以線路有功損失ΔP與cos2Φ成反比，cos2Φ超高，ΔP越小!

　　表1功率因數降低與有功損耗增加的關系表

　　3.2 無功補償提高功率因數可減少線路電壓損失

　　電力傳輸網上電壓的損失ΔU=(PR QX)/U由此可知，影響ΔU的因素有四個：線路的有功功率P，無功功率Q，線路電阻R和電抗X。如果采用容抗為XC的電容來補償，則電壓損失為ΔU=[PR Q(X-XC)]/U，故采用補償電容來提高功率因數后，電壓損失ΔU減小了，同時電壓質量也提高了!

　　3.3 無功補償提高了電力網的傳輸能力

　　視在功率與有功功率之間的關系為P=S cosΦ，由此可知，在傳送有功功率P恒定的條件下，cosΦ越高，所需視在功率也越小，所以在負荷功率因數較高的情況下，線路就可傳輸較高的有功功率，提高了供電網的送電能力。

　　4、10KV供電線路無功補償位置和容量的確定

　　目前，10KV供電電源側都采用了無功集中補償的方法，而對于10KV供電線路側采用無功分散補償的方法，即把一定容量的高壓并聯電容裝置分散安裝在供電線路距離遠、負荷重、功率因數低的10KV架空線路上。所以無功補償裝置安裝地點的選擇應符合無功就地平衡的原則，盡可能減少主干線上的無功電流。一般對于均勻分布無功負荷的供電線路，其補償容量和安裝位置按2n/(2n 1)(其中n為不小于1的整數)規則。對于負荷在線路上的分布狀況不同，安裝地點也不相同，并根據負荷分布特點和容量的大小計算確定。見表2

　　表2 配電線路分散補償電容器裝置的安裝參數

　　5、 ZRTBBZW10KV供電線路無功自動補償系統

　　ZRTBBZW10KV系列供電線路無功功率自動補償系統，是專為10KV架空線路無功補償精心開發設計的產品，在供電線路上選擇最佳點加裝此系統后，既能實時補償線路無功缺口，又不會引起線路無功過剩，真正實現了10KV供電線路的無功功率自動補償。

　　5.1 系統的工作原理

　　ZRTBBZW10KV系列供電線路無功功率自動補償系統由電壓互感器(PT)采集B、C相電壓信號，高精度開啟式電流互感器(CT)采集A相電流信號，把電壓和電流信號傳送到智能控制器，經控制器采樣電路得到電壓、電流的模擬信號，再經過A/D轉換，得出電壓、電流、有功、無功、功率因數、諧波百分比等參數，與存貯在固定存貯器中的系統設置點進行比較，由系統決定什么情況下操作電容器組，并通過高壓交流真空接觸器來執行電容器組的分合閘，從而達到自動循環投切電容器組，補償線路無功的目的，使電網上無功功率供需就地自動平衡。系統的工作原理如圖1所示。

　　5.2 系統的組成

ZRTBBZW10KV系列供電線路無功自動補償系統，主要有：跌落式熔斷器、避雷器、電流 互感器、高壓無功智能控制器、補償柜及其支架等。補償柜內部主要有：電壓互感器(兼作電源)、高壓交流真空接觸器、交流接觸器、噴逐式熔斷器和電力電容器組等元件組成。

　　5.3 系統的結構特點

　　(1)補償柜主體結構為一體化箱式設計，殼體采用2mm冷扎鐵板或不銹鋼板焊接成型，達到防護IP53等級。箱體內裝有，高壓PT-CT，高壓電容器真空投切開關、噴逐式熔斷器、電力電容器組，而控制器單獨安裝在防雨箱內。

　　(2)ZRTBBZW-I型無功自動補償系統采用單桿安裝，即以電桿為中心，橫梁上安裝電容器成套裝置及固定組電容器;

　　ZRTBBZW-Ⅱ型無功自動補償系統采用雙桿安裝，即在主電桿旁再加立副電桿，把Ⅱ型補償柜固定在主桿和副桿的橫梁上，控制器固定在主桿上

　　兩種型號的補償系統都具有安裝方便，安全可靠等特點

　　(3)作為投切動作元件的高壓交流真空接觸器，采用固體絕緣，具有免維護、無重燃、壽命長、可頻繁動作等優點。

　　(4)每臺電力電容器組都有內置自放電阻和內熔絲，并裝有電力電容器單臺保護熔斷器，可進行相間短路保護及對地短路保護，當某個電力電容器組發生故障時，其高壓熔斷器將會熔斷，該電力電容器組退出，不會影響整個系統的安全運行。

　　(5)高精度開啟式電流互感器，具有較高的靈敏度，安裝于10KV配電網的A相，在安裝過程中不截斷用戶的高壓線。電流互感器測出的電流信號通過二次線的方式并傳送到控制器，從而避免了沿面放電擊穿事故的發生，真正達到了安全可靠。

　　(6)無功功率自動補償器，具有智能化程度高、靈敏度好、使用壽命長、可配置無線遙控操作等特點，通過專用手持控制儀，可以人工操作補償裝置，還可以無線讀取運行參數、設計運行模式、修改設定值、查看運行記錄，并且方便地和微機相連將運行數據傳輸給微機進行統計處理。

　　4.4 系統的安裝調試

　　(1)對于ZRTBBZW-I型補償系統僅需單桿架設，無需副桿，而對于ZRTBBZW-Ⅱ型補償系統需雙桿架設，需要加立副桿。并且都必須按圖施工，所需外配器件，如跌落式熔斷器、氧化鋅避雷器開啟式電流互感器等均選用優質產品，以確保設備安全運行。

　　(2)高精度開啟式電流互感器安裝于10KV電網A相，把A相主線固定在電流互感器頂端兩半園孔中，電流互感器標注箭頭應與A相電流方向一致。

　　(3)在確認一切接線正確完好后，合上跌落式熔斷器，給整個系統加電，并按照使用說明書進行：電源檢查、倒送電檢測、控制器連接測試、初始數據的測試與調整、真空接觸器分合閘檢測、控制模式和投切點設置等工作，調試完畢后按下自動運行鍵，則系統進入自動運行工作。

　　5.5 系統的故障分析及排除方法見表3

　　表3 ZRTBBZW-10KV無功自動補償系統常見故障及解決方法