雙向自動調(diào)壓器在長距離配電線路中的應(yīng)用

李穎峰

(陜西理工學(xué)院電氣工程學(xué)院，陜西 漢中 723003)

1 引言

近年來，陜西漢中地區(qū)小水電發(fā)展較快，小水電一般T接于10kV配電線路中，同時(shí)農(nóng)網(wǎng)中10kV線路輸電距離過長，而小水電發(fā)電存在季節(jié)性特點(diǎn)，冬季基本不發(fā)電，導(dǎo)致冬季最大負(fù)荷時(shí)線路末端電壓過低，在線路最小負(fù)荷及夏季由于小水電的投入又使線路末端電壓過高。因此，對10kV長距離配電線路電壓質(zhì)量改善研究就成為亟待解決的實(shí)際問題。

2 長距離配電線路現(xiàn)狀及電壓穩(wěn)定問題

以陜南某縣域10kV長距離配電線路為例進(jìn)行分析。10kV農(nóng)關(guān)線主干線線型為LGJ－70，主線長度39.637km，總長度212.185km(包括支線)，線路上安裝10kV配電變壓器共182臺，總?cè)萘繛?2890kVA，同時(shí)該線路上中后段分布3座小水電廠，總裝機(jī)容量3340kW，這3座小水電均為直接T接于10kV配電線路。

在枯水期時(shí)，水電廠不發(fā)電，線路負(fù)荷全部由上級變電站供電，由于10kV農(nóng)關(guān)線輸送距離太長，導(dǎo)致線路末端電壓偏低，冬季最大負(fù)荷時(shí)，線路末端配電變壓器低壓側(cè)電壓只有150V左右，使用戶日光燈不能啟動，電器不能正常使用。而豐水期時(shí)，線路上的小水電除了滿足線路用戶的需求外，多余電能通過王家坪變電站低壓母線送到35kV主網(wǎng)，此時(shí)變電站母線電壓通常為10.5kV，最高時(shí)達(dá)到11.8kV左右。由于水電廠距離變電站距離較遠(yuǎn)，為抵消線路阻抗產(chǎn)生的電壓降，水電廠必須調(diào)高出口電壓，才能保證水電廠所發(fā)的電能全部送往主網(wǎng)，因此導(dǎo)致線路后端電壓過高，出現(xiàn)過線路末端配電變壓器低壓側(cè)電壓達(dá)到260V左右，電壓質(zhì)量明顯不合格。同時(shí)，高電壓運(yùn)行也給水電廠及變電站的安全造成很大的隱患。因此，為使豐水期時(shí)水電廠出口電壓在國標(biāo)規(guī)定的范圍內(nèi)上網(wǎng)送電，同時(shí)在枯水期時(shí)不使線路末端電壓過低，需在線路上進(jìn)行電壓控制及調(diào)整。

3 長距離配電線路調(diào)壓措施

根據(jù)農(nóng)關(guān)線的電壓檢測數(shù)據(jù)，變電站出口的10.5kV電壓在合理范圍內(nèi)，低電壓現(xiàn)象主要出現(xiàn)在線路中、后段用電量大的時(shí)段;高電壓現(xiàn)象主要出現(xiàn)在線路中、后段用電量小的時(shí)段及水電廠的豐水期。造成低電壓的主要原因是線路供電半徑過長，線路壓降大。解決的措施有更換導(dǎo)線、采用無功補(bǔ)償及加裝調(diào)壓器。更換大截面導(dǎo)線意味著增加材料消耗和建設(shè)成本，經(jīng)濟(jì)性差，加之該線路目前屬于輕負(fù)載線路，所以不予采用。另外根據(jù)變電站出口監(jiān)測數(shù)據(jù)，該線路功率因數(shù)比較高(0.9～0.96)，所以采用無功補(bǔ)償方式無法解決線路末端電壓低的問題。綜合以上分析采用在線路上加裝調(diào)壓器的方法解決線路末端電壓偏低或偏高的問題，考慮線路上有小水電并網(wǎng)供電，線路潮流方向不確定，當(dāng)處于枯水期時(shí)，小水電不發(fā)電，電能由配電網(wǎng)供給，潮流方向是單向的;當(dāng)處于豐水期時(shí)，配電網(wǎng)和小水電同時(shí)供電，潮流方向是變化的，采用SVR饋線自動調(diào)壓器無法滿足要求。故采用BSVR雙向自動調(diào)壓器，使線路末端電壓符合要求。

雙向自動調(diào)壓器(BSVR)是一種自動跟蹤輸入電壓變化而保證其輸出電壓穩(wěn)定的三相雙方向調(diào)壓裝置，可以廣泛應(yīng)用于6kV、10kV及35kV供電系統(tǒng)中，在±20%的范圍內(nèi)對輸入電壓進(jìn)行自動調(diào)節(jié)。BSVR雙向步進(jìn)式電壓調(diào)整器由內(nèi)部控制器、潮流識別器、檔位采樣回路及分接開關(guān)控制回路等構(gòu)成。該裝置能夠自動識別潮流方向，進(jìn)行雙向調(diào)壓，始終保持輸出電壓穩(wěn)定。

4 雙向自動調(diào)壓器(BSVR)運(yùn)行效果

2011年12 月在農(nóng)關(guān)線上高寨子村#137桿塔處安裝一臺BSVR－5000/12－9(－20% ～+10%)雙向步進(jìn)式自動調(diào)壓器，為了解BSVR的運(yùn)行效果，對線路各用戶監(jiān)測點(diǎn)進(jìn)行電壓測量。

4.1 枯水期調(diào)壓效果

安裝BSVR前后，枯水期線路各點(diǎn)電壓如表1所示。

表1 枯水期線路各監(jiān)測點(diǎn)電壓統(tǒng)計(jì)表

枯水期時(shí)，BSVR安裝點(diǎn)前電壓為8.39kV，經(jīng)過調(diào)壓器后安裝點(diǎn)電壓可調(diào)為:

9.28×(10/9)=10.3kV

式中:10/9為調(diào)壓器在升壓時(shí)的最大變比。

通過調(diào)壓器升壓后，安裝點(diǎn)電壓可以穩(wěn)定輸出在10.3kV左右，線路各點(diǎn)電壓均有所提升，主干線末端電壓由7.58kV提高到9.38kV，折算到配電變壓器低壓側(cè)相電壓即由175V提高到216V，解決了線路末端電壓低的問題，保證了枯水期線路用戶的電壓質(zhì)量。

4.2 豐水期調(diào)壓效果

安裝BSVR前后，豐水期線路各點(diǎn)電壓如表2所示。

表2 豐水期線路各監(jiān)測點(diǎn)電壓統(tǒng)計(jì)表

豐水期時(shí)，BSVR安裝點(diǎn)前電壓為11.5kV，經(jīng)過調(diào)壓器后安裝點(diǎn)電壓可調(diào)為:

11.5×(8/10)=9.2kV

式中:8/10為調(diào)壓器在降壓時(shí)的最大變比。

通過調(diào)壓器降壓后，安裝點(diǎn)電壓可以穩(wěn)定輸出在9.2kV左右，線路各點(diǎn)電壓均有所降低，主干線末端電壓由12.03kV降低到9.68kV，折算到配電變壓器低壓側(cè)相電壓即由275V降低到223V，解決了線路末端電壓高的問題。

安裝點(diǎn)處電壓滿足調(diào)壓器輸入側(cè)電壓大于等于9.2kV時(shí)，BSVR出口端電壓減去中間線路的電壓損失，達(dá)到和主網(wǎng)電壓平衡，水電廠就能將電能送入主網(wǎng)。

豐水期時(shí)，通過安裝BSVR調(diào)壓器后，主干線末端及各支線上的電壓都得到改善，不僅保證了小水電正常向電網(wǎng)輸電，也確保了線路中后端用戶的電壓質(zhì)量。

5 結(jié)語

本文針對含小水電的10kV長距離配電線路運(yùn)行電壓存在的問題，對常用的調(diào)壓措施進(jìn)行了分析論證，提出了適合此類長距離線路電壓調(diào)整的解決方案。采用線路雙向調(diào)壓器進(jìn)行調(diào)壓，對安裝后的調(diào)壓效果進(jìn)行了分析，運(yùn)行表明BSVR調(diào)壓器調(diào)壓效果明顯，保證用戶正常用電，對其他含小水電配電網(wǎng)的運(yùn)行有一定的借鑒作用。