合理提高偏遠線路電壓質量的新技術

李樹旺 羅世霖 固原供電局

合理提高偏遠線路電壓質量的新技術

李樹旺 羅世霖 固原供電局

西吉地區電網供電半徑較大，季節性負荷比較突出，在灌溉季節線路末端電壓較低，不能滿足正常的生產和生活用電，在考慮經濟效益與社會效益的同時，采用在線路中后段加裝自動調壓器的方案，用較少的投資解決了該線路末端電壓質量問題，取得了良好的社會效益和經濟效益。

電壓；饋線自動調壓器

一 ．問題提出的背景及意義

本項目較好地滿足了城鄉電網改造和節能降耗的實際需要，不但可以達到改善電壓的目的，促進供電質量和供電可靠性提高，也可以很好降低線路損耗。且投資少、降耗節能效果顯著，帶動城鄉經濟發展，推動全面建設小康社會，完全符合國家產業政策。此次研究報告的解決方案所采用的設備為自動調壓設備(SVR饋線自動調壓器)和無功補償裝置(DWK高壓無功自動補償裝置)。據了解，該項目產品在推出的短短幾年，產品銷售已遍及陜西、廣東、云南、重慶、甘肅、新疆、河南、遼寧、內蒙古、四川、山西、華北等地區，設備運行安全可靠，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線路安裝自動調壓器和無功自動補償裝置，對電網運行管理工作是一次全面的升級和提高，可以在短時間內改善配網的經濟技術指標。包括：

提高供電質量，減少電壓損失；

改善設備利用率；

提高功率因數，減少線路損耗；

提高電網的傳輸能力，減緩線路及設備老化。

二、西吉地區電網現狀

近年來，西吉地區電網建設有了很大的發展，用電量增長，但隨著經濟發展，造成配網無功電力不足、供電質量下降、網損增加的局面日趨嚴重。

根據調查，電壓和無功方面：110 kV、35 kV電網供電穩定合格和無功配置基本平衡，但10 kV線路調壓手段落后，僅補償線路無功很難有效的解決線路電壓問題，因無功補償最終以解決線損為主，提高電壓的能力很有限；加上農網線路偏長，造成線損率長期居高不下。西吉地區電網經過幾年大規模的電網建設與改造，低壓電網已得到極大的改善，提高了供電質量。但是由于農網改造資金有限，尤其是部分偏遠地區10KV超供電半徑的問題，不可能采用大量的高壓配網布點的途徑解決，仍存在一定數量供電半徑超過國家規定的遠距離線路，線路末端電壓難以保證，功率因數達不到要求，線損較大。

西吉電網主要線路為農業灌溉、照明和個別工業性負荷，線路分布不均勻并且較長、負荷較重，導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，經實地測量，某些線路末端用戶380V側電壓可低至310V左右，已經不能滿足農民正常的生活、生產需要。

三、電網電壓異常的原因分析

（1）10kV線路供電半徑過長。由于西吉地區地處山區，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，導致線路末端用戶在用電高峰不能正常用電。

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

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

四、針對地區電網電壓的解決措施

針對西吉地區電網供電線路較長，使用常規無功補償、變電站主變調節電壓、和對線路進行改造等方法，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，在偏遠山區負荷分布分散，新建變電站經濟性太差。在考察一些供電單位解決線路電壓問題的經驗后，以及結合西吉地區超長線路的實際，我們決定在線路上使用自動調壓器進行兩級調壓和無功補償裝置相結合來解決供電線路長、負荷晝夜或者是季節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選擇興隆變114什字線采用兩級調壓方式進行試點。

4.1 興隆變114什字線路現狀

負荷性質為季節性農業負荷，線路分布不均勻并且較長、負荷較重，導致線路后端電壓很低，不能滿足沿線用電單位的正常使用。經實地測量，線路的街道變1#380V側電壓為332.4V，謝寨變380V側電壓為312.8V，已經不能滿足農民正常的生活、生產需要。通過10kV三相平衡負荷架空線路的電壓損失表計算線路末端電壓為:

線路壓降百分數為:

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

根據線路實際情況，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饋線自動調壓器可以將線路電壓調至合格范圍。

安裝點電壓為：

189號桿安裝設備后其出線端電壓可以達到10.8kV，調壓器出口電壓實際調至10kV左右。

線路末端電壓為：償方式。

線路的負載率按用戶提供的最大電流計算：

根據線路實際情況，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饋線自動調壓器可以將線路電壓調至合格范圍。

安裝設備后該點電壓最高可以調至：

276號桿安裝設備后其出線端電壓可以達到10.8kV，調壓器出口電壓實際調至10kV左右，謝寨六組變電壓可以達到9.9kV左右。

4.3 柱上高壓無功自動補償設備選型

根據負荷的分布及線路實際情況，為了能夠合理有效的對線路進行補償，興隆變114什字線宜采用多點進行分散補償。安裝點1選在線路102#桿前端；安裝點2選在主干線189#桿調壓器設備前。補償的無功容量選擇在平時負荷的基礎上留有余量，根據補償的無功容量大小選擇補

1）.經過統計，安裝點1到安裝點2之間的線路容量約為1740kVA。安裝點1補償前功率因數以0.86計算，補償后安裝點的功率因數達到0.95，通過軟件計算需要補償的無功容量為189.23kVar，實際補償選擇補償容量為150kVar，補償方式為：靜補50kVar+動補100kVar。

2）.經過統計，安裝點2到線路末端配變容量約為1610kVA。安裝點2補償前功率因數以0.86計算，補償后安裝點的功率因數達到0.95，通過軟件計算需要補償的無功容量為175kVar，實際補償選擇補償容量為150kVar，補償方式為：靜補50kVar+動補100kVar。

五、經濟效益分析與對比

合理減少系統的阻抗也是電壓調整的有效途徑之一，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，特別是對于農村電網而言，供電半徑比較大。而加大導線的截面意味著增加材料消耗和建設成本。對于額定電壓為10kV，最大負荷為2000kVA的配電線進行試算后，裝設一臺后調壓設備的效果與以下更換大截面導線達到同樣的改善電壓的效果。(見表一)

表一

調壓器的價格因容量的不同而相差較大，裝設一臺調壓設備僅需架設兩個電桿或搭一個水泥底座，設備的費用和安裝費用均比以上的費用低，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；針對部分地區大多數線路電壓合格，只有少數線路電壓較低的情況時該方案經濟性不可行。

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

六、無功及調壓應注意的幾個問題

通過此次實施對興隆變114什字線的改造，對農網線路以及負荷的特征有了進一步的了解，對使用調壓器解決線路電壓問題有了更加清晰的認識，此外也積累了一定的調壓器在選型、安裝以及使用方面的經驗，總結如下：

1.農網線路的基本特征是線路較長、線徑較小，負荷的季節性規律較強，在負荷高峰期例如排灌期，線路后端電壓較低，經常達不到供電電壓質量的要求，而在負載小的時候，又會由于長線路的對地分布電容產生末端電壓翹辮子現象。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，當線路較長，即R、X值較大，則P、Q的變化（例如季節性負荷變化）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，此時忽略線路傳輸的有功P，由于對地電容產生的是容性無功，即Q為負值，則壓降ΔU≈（Q*X）/U2亦為負值，說明后端電壓比前端高，同樣的，如果線路過補較為嚴重，即無功Q倒送值較高，也會出現后端電壓高于前端的情況。

2.通過線路自動調壓器能穩定調節線路的輸出電壓，有效的應對負荷的變化，大大延長了線路的供電半徑，是解決農網長線路電壓問題的一個較好手段，其投資小，見效快，運行維護簡單。

3.對于長線路，如果在調壓的同時將無功補償做好，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共同產生的結果，如果通過較好的無功補償，將線路傳輸的無功Q大為減少，則可降低線路的壓降。

此外在長線路進行兩級調壓以及加裝無功補償需要注意的是：

1. 線路的負荷是隨時都在變化的，負荷所需的無功Q也是隨時變化的，因此要求線路無功補償裝置補償有較強的動態補償能力，同時級數盡量精細一些，此外，由于長線路同時存在高負荷電壓低，輕負荷電壓翹辮子現象，因此無功補償裝置最好不要設置靜止補償的電容支路。

2.線路上裝設兩臺自動調壓器時，需考慮到線路在停電時兩臺調壓器在最高變比時，當送電時可能由于線路上由于調壓器的升壓作用導致電壓高的問題，因此，在停電前應使調壓器在基準檔位，防止送電線路電壓高導致燒毀用電器的問題發生。

綜合以上經驗：10KV半徑超長線路的基本特點是線路電阻、電抗大，其負載特性軟，線路的電壓隨季節性負荷波動較大，而使用線路自動調壓器與線路自動無功補償裝置，可減少或改變這種不良影響，對提高線路電壓質量、降低線路損耗，均能起到十分積極的作用，對改善農村偏遠地區的電壓質量有著十分重要的意義。

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.005.009