中壓10kV配電線路經串補后不同負載率效果分析

余紹峰　胡葉舟　徐歌

摘 要：串補技術應用于輻射型配電線路中，能夠有效改善線路末端電壓不合格的情況。本文針對10kV配電串聯線路，通過線路不同負載率下的效果分析表明，固定串補具有明顯的負荷自適應性，在穩定重載線路能夠獲得理想的補償效果，但在負荷變動較大的輕載線路可能導致補償點前方線路電壓異常升高，要認真地進行分析計算，設定合理的投切參數。

關鍵詞：串補 負載率 補充效果

中圖分類號：TM714 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）08（a）-0073-02

配電網是整個供電系統的末端環節，距離電網中無功電源最遠，無功最難保障，而同時配網又對無功有較大需求[1]。再加上由于電壓等級最低，10kV配網中等量電能的傳輸帶來的電能損失和電壓降落都要高于其他電壓等級的電力網絡。目前我國配電網面對的最主要問題是電壓質量難以保證。采取有效措施改善配電網電壓質量是非常有必要的，而串聯補償技術作為20世紀發展起來的新興技術，其主要應用范圍是高壓長距離輸電線路和電氣化鐵路供電系統[2，3]。目前國內已經廣泛認可串補技術作為一種能夠提高線路輸送能力和改善線路運行狀況的經濟而有效的技術大規模應用于超高壓遠距離輸電系統，近年來，串聯補償技術在配電線路的應用也漸漸進入不少國內電力從業者的視野。國內一些實踐工程表明，串補技術應用于輻射型配電線路中，能夠有效改善線路末端電壓不合格的情況[4，5]。

1 固定串聯補償的基本原理

一條輻射型配電線路模型，電源側電壓為，配電線路等值電阻為，等值電抗為，負荷側電壓為，負荷功率為。在線路加上串聯補償之后，記負荷側電壓抬升至。增加串補后 線路上的壓降變為：

2 同一補償點同一串補度不同負載率效果分析

本節分析典型10kV配電線路安裝串補后負荷變化對線路電壓帶來的影響。設置線路首端電壓為10.5kV，線路滿載負荷為4.5MW，功率因數為0.84。線路全長18km，設置補償點為全長50%處，串補度2.2。線路負荷在不同負載水平下線路電壓變化如圖1所示。

由圖1可知，串補度確定后，隨著負荷減小，線路參數整體開始漸漸由感性偏向于容性，因而電壓降落越來越緩，直至負荷降至一定程度后，線路電壓開始升高。但直到線路負載率減少至40%時，線路電壓仍然都在調壓范圍內。

由于絕大多數情況下線路負荷為感性，而串補電容為純容性，則與異號；而不管是架空裸線還是電纜線，其單位長度的感抗都在數值上略大于電阻值。因此，隨著負荷減小，一定會存在一點使得公式（1）的計算結果為零。高負載率運行時，明顯大于，則公式（1）的計算結果為正，即線路電壓會有所下降。隨著負載率下降，、和都會減小，則也在逐漸減小，并且減小的幅度也在慢慢下降。表現為線路電壓壓降小并且電壓沿線分布曲線越來越平緩。當減小至從數值上小于后，與將呈異號相加，則減小的幅度將更加緩慢，直到兩者相加為零，將會出現這段線路電壓壓降為零的現象。隨后，隨著線路負荷進一步減小，將開始呈負值，沿線電壓開始升高，表現為這段線路電壓沿線分布曲線開始明顯上翹。表1列出了負載率分別為100%、80%、30%和20%時上述幾項參數的對比，以作驗證。

當線路負荷下降至滿載負荷的30%時，串補電容前方線路主線電壓幾乎沒有變化，直到補償點附近時，略有超過線路首端電壓，由表1也可看出此時串補前方線路首末端壓差僅有0.01kV。當線路負荷下降至滿載負荷的20%時，串補電容前方線路電壓持續提升，并且超過了額定電壓上限。對于本線路而言，全線路負荷均以同等幅度下降至滿載負荷的30%左右時，若不準備采取其他措施以控制電壓，則應對串補裝置進行切除。可以此時流過串補電容的電流為參考臨界，對流過串補電容的電流進行監測，當其數值和相角都接近這個臨界點時，為保證線路電壓符合調壓要求，可以對串補裝置進行切除。

3 結語

以10kV配電線路固定串聯補償為分析對象，通過理論分析和數字仿真相結合的研究手段，就10kV配電線路固定串補的應用問題進行了較為全面的分析研究。結果表明，固定串補具有明顯的負荷自適應性，在穩定重載線路能夠獲得理想的補償效果，但在負荷變動較大的輕載線路可能導致補償點前方線路電壓異常升高，要認真地進行分析計算，設定合理的投切參數。

參考文獻

[1] 曹瑞.配電網無功補償現狀分析與應用研究[D].華北電力大學，2011.

[2] 麥敏堅.探討改善配網的電壓質量[J].廣東科技，2008（8）： 139-141.

[3] 吳勇海，蔡金錠.中壓配電網串聯電容補償調壓技術研究及應用[J].電力系統保護與控制，2012（13）：140-144.

[4] 方如舉.電力電容器在串聯補償過程中的計算和選擇問題[A].中國電力系統保護與控制學術研討會論文集[C].2008.

[5] 卓谷穎，江道灼，梁一橋，等.改善配網電壓質量的固定串補技術研究[J].電力系統保護與控制，2013（8）：61-67.endprint