基于柱上線路無功自動補償裝置的長距離配網(wǎng)線路電壓改善分析

張俊成

(廣州晟源電力勘測設(shè)計咨詢有限公司，廣東 廣州 510665)

摘要：分析了提高長距離配網(wǎng)線路電壓的主要方式，針對長距離配網(wǎng)線路重點介紹了柱上線路無功自動補償裝置的應(yīng)用情況，分析其工作原理及應(yīng)該注意的問題，并結(jié)合工程實際介紹應(yīng)用效果，希望能給運行設(shè)計單位解決長距離配網(wǎng)線路電壓低的問題提供一種參考方案。

關(guān)鍵詞：電壓低；無功補償；功率因數(shù)

收稿日期:2015-04-20

作者簡介：張俊成(1983—)，男，廣東韶關(guān)人，電氣工程師，從事電力設(shè)計工作。

0引言

我國城鄉(xiāng)配電網(wǎng)以架空線路為主，普遍存在架空導(dǎo)線線徑小、供電半徑長、電能質(zhì)量差、功率因數(shù)低及損耗大等特點。特別是部分山區(qū)配電網(wǎng)，由于供電半徑過長、架空導(dǎo)線線徑較小和沿線無無功補償?shù)仍?，?dǎo)致尾部電壓低，甚至出現(xiàn)家用電器無法使用等情況。

1提高長距離配網(wǎng)線路電壓的主要方式

提高長距離配網(wǎng)線路電壓目前主要有3種方式：增加無功補償、增大導(dǎo)線線徑、安裝電壓調(diào)節(jié)器，它們分別具有不同的特點和應(yīng)用條件，應(yīng)該根據(jù)配電網(wǎng)實際情況采取不同的方式或者綜合多種方式提高配電網(wǎng)的電壓。下面對這3種方式的原理及應(yīng)用特點進行分析。

1.1增大導(dǎo)線線徑

電壓降可用公式ΔU=(PR+QX)/U計算得出，可以看出，當輸送一定的功率時，如首端電壓及無功功率保持不變，降低線路電阻R、降低線路電抗X均可使電壓降降低。由于線路電抗隨配網(wǎng)線路線徑大小變化不大，故只能通過增大配網(wǎng)線路線徑來降低線路的電阻R從而降低電壓降。這種方式主要應(yīng)用在線路線徑小、輸送功率較大、功率因數(shù)合格的場合，優(yōu)點是可以降低配電網(wǎng)線損，不用增加設(shè)備而增加運行維護工作量，可以提高配網(wǎng)線路輸送容量；缺點是投資較大，改造周期較長。

1.2增加無功補償

從電壓降公式可以看出，當輸送一定的功率時，如首端電壓及線路參數(shù)保持不變，降低無功功率也可使電壓降降低。這種方式主要應(yīng)用在功率因數(shù)不合格、無功功率較大的場合，優(yōu)點是可以降低配電網(wǎng)線損、投資較小，缺點是增加設(shè)備而增加運行維護工作量。

1.3增加電壓調(diào)節(jié)器

電壓調(diào)節(jié)器主要是通過在線路的合適位置安裝可以調(diào)節(jié)變比的自耦變壓器來實現(xiàn)電壓調(diào)節(jié)。優(yōu)點是可以根據(jù)潮流流向正向和反向調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)效果明顯且幅度較大，投資較??；缺點是增加設(shè)備而增加運行維護工作量，降低功率因數(shù)，增大線路損耗。

2柱上線路無功自動補償裝置

2.1柱上線路無功自動補償裝置原理

柱上線路無功自動補償裝置采集配網(wǎng)線路安裝點的電流和電壓信號，傳送至控制單元，控制單元根據(jù)電流和電壓信號檢測功率因數(shù)是否在設(shè)定范圍內(nèi)。當線路功率因數(shù)低于某設(shè)定值時分組投入電容器組，當線路功率因數(shù)高于某設(shè)定值時分組切除電容器組，使功率因數(shù)保持在接近1的范圍。電容器組的投切采用真空接觸器，控制單元電源取自電壓互感器，通過跌落式熔斷器進行裝置的投切。因此，該補償裝置完全實現(xiàn)了按線路負荷及無功的欠補情況投切電容器的功能，無需人工操作，無需接入低壓電源，可以直接掛在配網(wǎng)線路上運行。電氣主接線原理圖如圖1所示。

圖1　柱上線路無功自動補償裝置電氣主接線原理圖

2.2應(yīng)用柱上線路無功自動補償裝置需要注意的問題

(1) 合理選擇裝置安裝地點。不管以降損節(jié)能為目的還是以調(diào)壓為目的，無功補償都以就地補償效果為最佳，這是我們實施無功補償總的原則。在此總原則的指導(dǎo)下，具體的布點原則有兩條：一是電壓過低的地方，二是負荷集中的地方[1]。配網(wǎng)線路往往采用的是放射性供電方式，由主干線和分支線組成。一般電壓低的地方主要集中在主干線的尾端和部分負荷較重較長的分支線尾端。配網(wǎng)線路補償?shù)攸c可以選擇在部分負荷較重的分支線前端，或者選擇在主干線的2/3處，需要結(jié)合工程實踐確定。

(2) 合理選擇單臺裝置的容量。無功補償應(yīng)根據(jù)分散為主、就地平衡的原則，合理選擇單臺補償設(shè)備的容量。單臺補償設(shè)備容量太小，全線需要安裝的補償裝置總數(shù)就要多，從而造成投資浪費。單臺補償裝置容量太大，就會降低設(shè)備運行的靈活性和補償?shù)木珳识?，?dǎo)致局部過補償和線損增加。針對目前配網(wǎng)線路的運行特點，一般補償設(shè)備容量選擇150～600 kvar、分成兩組等容量或不等容量投切比較合適。

3廣東汕尾某地區(qū)解決某條長距離配網(wǎng)線路電壓低問題的方案

廣東汕尾某地區(qū)一條長距離配網(wǎng)線路，配網(wǎng)干線長度約22.5 km。配網(wǎng)線路前半段為線徑185 mm2的架空線路，后半段為線徑70 mm2的架空線路，支線基本為線徑35 mm2的架空線路。線路掛載67臺變壓器，總?cè)萘?0 000 kVA，最高負荷4 500 kVA，負荷主要位于干線后段。其功率因數(shù)低于0.9，線路末端電壓最低為7 kV，嚴重影響工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及生活用電。

圖2　計算分析過程

根據(jù)線路特點，決定采用多種方式進行改造。根據(jù)負荷分配情況，在線路末端2/3處和負荷較重的分支線處安裝共3套柱上線路無功自動補償裝置(單臺容量為600 kvar，分兩組等容量自動投切)，將主干線線徑加大為185 mm2，將其中一較長且負荷較重的支線線徑加大為70 mm2。采用這兩種措施后，基本能達到電壓質(zhì)量要求。計算分析過程如圖2所示。

4結(jié)語

應(yīng)用柱上線路無功自動補償裝置具有投資小、見效快的特點，對于提高長距離配網(wǎng)線路電壓是一種有效的措施，特別是對于功率因數(shù)不達標的線路而言更是效果明顯。

[參考文獻]

[1]宋玉鵬.合理選擇配網(wǎng)線路無功補償?shù)牡攸c和容量，實現(xiàn)配網(wǎng)線路降損節(jié)能和電壓無功的精細化管理[J].中國科技博覽，2009(24)：255-258.