李樹旺 羅世霖 固原供電局

合理提高偏遠(yuǎn)線路電壓質(zhì)量的新技術(shù)

李樹旺 羅世霖 固原供電局

西吉地區(qū)電網(wǎng)供電半徑較大，季節(jié)性負(fù)荷比較突出，在灌溉季節(jié)線路末端電壓較低，不能滿足正常的生產(chǎn)和生活用電，在考慮經(jīng)濟(jì)效益與社會效益的同時，采用在線路中后段加裝自動調(diào)壓器的方案，用較少的投資解決了該線路末端電壓質(zhì)量問題，取得了良好的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。

電壓；饋線自動調(diào)壓器

一 ．問題提出的背景及意義

本項(xiàng)目較好地滿足了城鄉(xiāng)電網(wǎng)改造和節(jié)能降耗的實(shí)際需要，不但可以達(dá)到改善電壓的目的，促進(jìn)供電質(zhì)量和供電可靠性提高，也可以很好降低線路損耗。且投資少、降耗節(jié)能效果顯著，帶動城鄉(xiāng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，推動全面建設(shè)小康社會，完全符合國家產(chǎn)業(yè)政策。此次研究報告的解決方案所采用的設(shè)備為自動調(diào)壓設(shè)備(SVR饋線自動調(diào)壓器)和無功補(bǔ)償裝置(DWK高壓無功自動補(bǔ)償裝置)。據(jù)了解，該項(xiàng)目產(chǎn)品在推出的短短幾年，產(chǎn)品銷售已遍及陜西、廣東、云南、重慶、甘肅、新疆、河南、遼寧、內(nèi)蒙古、四川、山西、華北等地區(qū)，設(shè)備運(yùn)行安全可靠，得到了用戶和專家的肯定和好評。

總體說來，在電壓波動大、損耗高的10KV線路安裝自動調(diào)壓器和無功自動補(bǔ)償裝置，對電網(wǎng)運(yùn)行管理工作是一次全面的升級和提高，可以在短時間內(nèi)改善配網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)。包括：

提高供電質(zhì)量，減少電壓損失；

改善設(shè)備利用率；

提高功率因數(shù)，減少線路損耗；

提高電網(wǎng)的傳輸能力，減緩線路及設(shè)備老化。

二、西吉地區(qū)電網(wǎng)現(xiàn)狀

近年來，西吉地區(qū)電網(wǎng)建設(shè)有了很大的發(fā)展，用電量增長，但隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，造成配網(wǎng)無功電力不足、供電質(zhì)量下降、網(wǎng)損增加的局面日趨嚴(yán)重。

根據(jù)調(diào)查，電壓和無功方面：110 kV、35 kV電網(wǎng)供電穩(wěn)定合格和無功配置基本平衡，但10 kV線路調(diào)壓手段落后，僅補(bǔ)償線路無功很難有效的解決線路電壓問題，因無功補(bǔ)償最終以解決線損為主，提高電壓的能力很有限；加上農(nóng)網(wǎng)線路偏長，造成線損率長期居高不下。西吉地區(qū)電網(wǎng)經(jīng)過幾年大規(guī)模的電網(wǎng)建設(shè)與改造，低壓電網(wǎng)已得到極大的改善，提高了供電質(zhì)量。但是由于農(nóng)網(wǎng)改造資金有限，尤其是部分偏遠(yuǎn)地區(qū)10KV超供電半徑的問題，不可能采用大量的高壓配網(wǎng)布點(diǎn)的途徑解決，仍存在一定數(shù)量供電半徑超過國家規(guī)定的遠(yuǎn)距離線路，線路末端電壓難以保證，功率因數(shù)達(dá)不到要求，線損較大。

西吉電網(wǎng)主要線路為農(nóng)業(yè)灌溉、照明和個別工業(yè)性負(fù)荷，線路分布不均勻并且較長、負(fù)荷較重，導(dǎo)致線路后端電壓很低，不能滿足沿線用電單位的正常使用。在用電高峰期，經(jīng)實(shí)地測量，某些線路末端用戶380V側(cè)電壓可低至310V左右，已經(jīng)不能滿足農(nóng)民正常的生活、生產(chǎn)需要。

三、電網(wǎng)電壓異常的原因分析

（1）10kV線路供電半徑過長。由于西吉地區(qū)地處山區(qū)，用電用戶較分散，造成線路供電半徑偏長，20km以上的供電線路較多，導(dǎo)致線路末端用戶在用電高峰不能正常用電。

（2）導(dǎo)線截面積較小。一些供電線路導(dǎo)線線徑較小，電壓損耗中的電阻分量所占比重較大，因此，減少導(dǎo)線的電阻能夠起到一定的調(diào)壓效果。

（3）部分35kV變壓器為無載調(diào)壓，且有些變壓器的抽頭太少，調(diào)節(jié)范圍有限，這些因素導(dǎo)致了目前的調(diào)整方式對電壓沒有明顯的效果。

四、針對地區(qū)電網(wǎng)電壓的解決措施

針對西吉地區(qū)電網(wǎng)供電線路較長，使用常規(guī)無功補(bǔ)償、變電站主變調(diào)節(jié)電壓、和對線路進(jìn)行改造等方法，不能從根本上解決超長線路末端電壓低的問題。選擇新建變電站方式可以徹底解決線路末端電壓低的問題，但是新建變電站造價太高，在偏遠(yuǎn)山區(qū)負(fù)荷分布分散，新建變電站經(jīng)濟(jì)性太差。在考察一些供電單位解決線路電壓問題的經(jīng)驗(yàn)后，以及結(jié)合西吉地區(qū)超長線路的實(shí)際，我們決定在線路上使用自動調(diào)壓器進(jìn)行兩級調(diào)壓和無功補(bǔ)償裝置相結(jié)合來解決供電線路長、負(fù)荷晝夜或者是季節(jié)變化大等情況引起的供電線路末端電壓低的問題。對此我們在西吉地區(qū)選擇興隆變114什字線采用兩級調(diào)壓方式進(jìn)行試點(diǎn)。

4.1 興隆變114什字線路現(xiàn)狀

負(fù)荷性質(zhì)為季節(jié)性農(nóng)業(yè)負(fù)荷，線路分布不均勻并且較長、負(fù)荷較重，導(dǎo)致線路后端電壓很低，不能滿足沿線用電單位的正常使用。經(jīng)實(shí)地測量，線路的街道變1#380V側(cè)電壓為332.4V，謝寨變380V側(cè)電壓為312.8V，已經(jīng)不能滿足農(nóng)民正常的生活、生產(chǎn)需要。通過10kV三相平衡負(fù)荷架空線路的電壓損失表計算線路末端電壓為:

線路壓降百分?jǐn)?shù)為:

即：線路末端電壓為8.06kV左右。同樣的計算方式可以得出謝寨變的電壓為7.96kV。

4.2 解決措施

根據(jù)線路實(shí)際情況，建議在主干線的189號桿左右安裝一臺型號為SVR-2000/10-7(0~+20%)的SVR饋線自動調(diào)壓器可以將線路電壓調(diào)至合格范圍。

安裝點(diǎn)電壓為：

189號桿安裝設(shè)備后其出線端電壓可以達(dá)到10.8kV，調(diào)壓器出口電壓實(shí)際調(diào)至10kV左右。

線路末端電壓為：償方式。

線路的負(fù)載率按用戶提供的最大電流計算：

根據(jù)線路實(shí)際情況，建議在主干線的276號桿T接線的南臺變前端再安裝一臺型號為SVR-500/10-7(-5%~+15%)的SVR饋線自動調(diào)壓器可以將線路電壓調(diào)至合格范圍。

安裝設(shè)備后該點(diǎn)電壓最高可以調(diào)至：

276號桿安裝設(shè)備后其出線端電壓可以達(dá)到10.8kV，調(diào)壓器出口電壓實(shí)際調(diào)至10kV左右，謝寨六組變電壓可以達(dá)到9.9kV左右。

4.3 柱上高壓無功自動補(bǔ)償設(shè)備選型

根據(jù)負(fù)荷的分布及線路實(shí)際情況，為了能夠合理有效的對線路進(jìn)行補(bǔ)償，興隆變114什字線宜采用多點(diǎn)進(jìn)行分散補(bǔ)償。安裝點(diǎn)1選在線路102#桿前端；安裝點(diǎn)2選在主干線189#桿調(diào)壓器設(shè)備前。補(bǔ)償?shù)臒o功容量選擇在平時負(fù)荷的基礎(chǔ)上留有余量，根據(jù)補(bǔ)償?shù)臒o功容量大小選擇補(bǔ)

1）.經(jīng)過統(tǒng)計，安裝點(diǎn)1到安裝點(diǎn)2之間的線路容量約為1740kVA。安裝點(diǎn)1補(bǔ)償前功率因數(shù)以0.86計算，補(bǔ)償后安裝點(diǎn)的功率因數(shù)達(dá)到0.95，通過軟件計算需要補(bǔ)償?shù)臒o功容量為189.23kVar，實(shí)際補(bǔ)償選擇補(bǔ)償容量為150kVar，補(bǔ)償方式為：靜補(bǔ)50kVar+動補(bǔ)100kVar。

2）.經(jīng)過統(tǒng)計，安裝點(diǎn)2到線路末端配變?nèi)萘考s為1610kVA。安裝點(diǎn)2補(bǔ)償前功率因數(shù)以0.86計算，補(bǔ)償后安裝點(diǎn)的功率因數(shù)達(dá)到0.95，通過軟件計算需要補(bǔ)償?shù)臒o功容量為175kVar，實(shí)際補(bǔ)償選擇補(bǔ)償容量為150kVar，補(bǔ)償方式為：靜補(bǔ)50kVar+動補(bǔ)100kVar。

五、經(jīng)濟(jì)效益分析與對比

合理減少系統(tǒng)的阻抗也是電壓調(diào)整的有效途徑之一，例如盡量縮短線路，采用粗截面。但是，線路長度的縮短顯然是有限的，特別是對于農(nóng)村電網(wǎng)而言，供電半徑比較大。而加大導(dǎo)線的截面意味著增加材料消耗和建設(shè)成本。對于額定電壓為10kV，最大負(fù)荷為2000kVA的配電線進(jìn)行試算后，裝設(shè)一臺后調(diào)壓設(shè)備的效果與以下更換大截面導(dǎo)線達(dá)到同樣的改善電壓的效果。(見表一)

表一

調(diào)壓器的價格因容量的不同而相差較大，裝設(shè)一臺調(diào)壓設(shè)備僅需架設(shè)兩個電桿或搭一個水泥底座，設(shè)備的費(fèi)用和安裝費(fèi)用均比以上的費(fèi)用低，而且工時短，可以立即見到效果。

新建變電站:新建變電站可以縮短供電半徑，提高線路末端的電壓，改善供電質(zhì)量。但是，新建變電站一般所耗的工期比較長，價格昂貴；針對部分地區(qū)大多數(shù)線路電壓合格，只有少數(shù)線路電壓較低的情況時該方案經(jīng)濟(jì)性不可行。

通過以上不同調(diào)壓方式對比，采用調(diào)壓器是改善線路電壓質(zhì)量的一種方便可行的辦法。

六、無功及調(diào)壓應(yīng)注意的幾個問題

通過此次實(shí)施對興隆變114什字線的改造，對農(nóng)網(wǎng)線路以及負(fù)荷的特征有了進(jìn)一步的了解，對使用調(diào)壓器解決線路電壓問題有了更加清晰的認(rèn)識，此外也積累了一定的調(diào)壓器在選型、安裝以及使用方面的經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)如下：

1.農(nóng)網(wǎng)線路的基本特征是線路較長、線徑較小，負(fù)荷的季節(jié)性規(guī)律較強(qiáng)，在負(fù)荷高峰期例如排灌期，線路后端電壓較低，經(jīng)常達(dá)不到供電電壓質(zhì)量的要求，而在負(fù)載小的時候，又會由于長線路的對地分布電容產(chǎn)生末端電壓翹辮子現(xiàn)象。其根本原因是線路較長，其阻抗與分布電容均較大，這是長線路問題的癥結(jié)所在，長線路的基本等效模型可如下圖所示：

線路的壓降為：ΔU=U1-U2=（P*R+Q*X）/U2

可見，當(dāng)線路較長，即R、X值較大，則P、Q的變化（例如季節(jié)性負(fù)荷變化）對壓降的影響就很大，即長線路的功率輸送特性較軟。負(fù)荷大時線路的壓降就會大，而如果在輕載時，此時忽略線路傳輸?shù)挠泄，由于對地電容產(chǎn)生的是容性無功，即Q為負(fù)值，則壓降ΔU≈（Q*X）/U2亦為負(fù)值，說明后端電壓比前端高，同樣的，如果線路過補(bǔ)較為嚴(yán)重，即無功Q倒送值較高，也會出現(xiàn)后端電壓高于前端的情況。

2.通過線路自動調(diào)壓器能穩(wěn)定調(diào)節(jié)線路的輸出電壓，有效的應(yīng)對負(fù)荷的變化，大大延長了線路的供電半徑，是解決農(nóng)網(wǎng)長線路電壓問題的一個較好手段，其投資小，見效快，運(yùn)行維護(hù)簡單。

3.對于長線路，如果在調(diào)壓的同時將無功補(bǔ)償做好，將會起到更好的效果，其分析如下：

由于線路壓降為ΔU =（P*R+Q*X）/U2，是由有功P與無功Q共同產(chǎn)生的結(jié)果，如果通過較好的無功補(bǔ)償，將線路傳輸?shù)臒o功Q大為減少，則可降低線路的壓降。

此外在長線路進(jìn)行兩級調(diào)壓以及加裝無功補(bǔ)償需要注意的是：

1. 線路的負(fù)荷是隨時都在變化的，負(fù)荷所需的無功Q也是隨時變化的，因此要求線路無功補(bǔ)償裝置補(bǔ)償有較強(qiáng)的動態(tài)補(bǔ)償能力，同時級數(shù)盡量精細(xì)一些，此外，由于長線路同時存在高負(fù)荷電壓低，輕負(fù)荷電壓翹辮子現(xiàn)象，因此無功補(bǔ)償裝置最好不要設(shè)置靜止補(bǔ)償?shù)碾娙葜贰?/p>

2.線路上裝設(shè)兩臺自動調(diào)壓器時，需考慮到線路在停電時兩臺調(diào)壓器在最高變比時，當(dāng)送電時可能由于線路上由于調(diào)壓器的升壓作用導(dǎo)致電壓高的問題，因此，在停電前應(yīng)使調(diào)壓器在基準(zhǔn)檔位，防止送電線路電壓高導(dǎo)致燒毀用電器的問題發(fā)生。

綜合以上經(jīng)驗(yàn)：10KV半徑超長線路的基本特點(diǎn)是線路電阻、電抗大，其負(fù)載特性軟，線路的電壓隨季節(jié)性負(fù)荷波動較大，而使用線路自動調(diào)壓器與線路自動無功補(bǔ)償裝置，可減少或改變這種不良影響，對提高線路電壓質(zhì)量、降低線路損耗，均能起到十分積極的作用，對改善農(nóng)村偏遠(yuǎn)地區(qū)的電壓質(zhì)量有著十分重要的意義。

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.005.009