10kV配網串聯補償方式研究及運行效果

馬利

摘 要： 串聯電容器補償技術在低電壓治理領域主要起到改善配網線路全線電壓分布、提升線路中特別是末端低電壓的作用。適用于需要改善電壓質量、功率因數、電能輸送能力的10kV配電網長線路，特別是跨越山區、負荷重或存在大型工業負荷的農村配網線路。本文基于串補裝置在平陽海濱855線的典型應用，結合理論和工程兩個方面，論證了串聯補償手段對低電壓治理的效果。

關鍵詞： 串聯電容器補償;線路;電壓

1. 引言

線路導線與線纜呈感性，線路長度與感性阻抗呈正比，因此越長的線路其末端電壓降相對越嚴重，電能輸送能力也越低。特別是末端負荷分布較多的情況，低電壓的現象也更為明顯。在該類線路中采用串聯電容器的方式，減小線路等效電抗，提高線路的供電能力，可有效降低線損，提高功率因數，提升線路電壓水平，具有良好的經濟和社會效益。

概述串補的特點和功能主要有1：

1）串補可有效改善全線電壓分布，解決低電壓問題;

2）串聯電容器下游線路的負荷發生了大幅度變化時（如大容量電動機啟停），電容器補償的電壓能隨之實時變化;

3）具有“自適應”電壓調節和實時響應的特點，電壓與無功補償量隨線路電流的變化而實時調節;

4）降低了有功損耗，獲得不可忽視的經濟效益。（因線路電壓水平與功率因數的提高而降低了電流值，從而降低線損）

2. 串補應用工程介紹

2016年1月22日于國網浙江平陽海濱855線成功投運。裝置通過了輕載期（春節期間）和重載期等不同工況的實際考驗，連續穩定運行至今，并取得了顯著的節能降耗效果。

國網浙江平陽海濱855線全長31.1公里，供電半徑為17.1公里，配變總容量為17.785MVA，主干線為JKLYJ10KV-240導線，同時沿線有多處距離不等的電纜聯接。根據歷史數據統計，在最大負荷總量為5.56MW時，全線負荷率接近35%，線路末端電壓低于8kV，線路用戶的用電受到嚴重影響。

該10kV配網串補裝置運行中的實測數據顯示，在出線段有功功率為5.09MW時，裝置可使線路末端電壓提升達 1500V，在確保10kV母線電壓在10.5kV 的前提下，線路末端電壓可以達到 9.4kV;功率因數從補償前的0.9以下，提高到補償后的0.96以上。 串補裝置投入后線路有功功率損耗由1054kW減少到708kW，按最大負荷利用小時三分之一來計算，僅降低線損一項每年即可節電約101萬度。

3. 串補應用效果分析

3.1線路情況

平陽海濱855線，線路全長31.1KM，供電半徑為17.1KM，主要為居民生活用電，15公里處有一個大的分支線大約有2000負荷，主要為工業電鍍用電，15.6公里處搭十幾臺基建專用變。據數據統計，在最大負荷電流為5.56MW時，全線負荷率接近35%，線路末端電壓低于8kV，線路用戶的用電受到嚴重影響。串補方案的設計線路總長近18公里，最大負荷時電流按300A、配變總容量為17.785MVA。

3.2分析依據

串補裝置于2016年1月22日投運。裝置通過了輕載期（春節期間）和接近重載期（剛投運的第一周內）的考驗。以下針對2月9日從用戶監控系統讀取的歷史記錄數據，并通過粗略估算，以及配電線路潮流計算程序對投運前后的效果進行分析。

具體記錄數據有2016年1月21日（投運前）和2016年1月24日（投運后）的：海濱線出線變電站10KV母線電壓、海濱線出線電流、海濱線出線功率因數、線路末端用戶高壓側電壓。

3.3投運前后效果分析

表一為2016年1月21日（投運前）和2016年1月24日（投運后）的同一時間點（9：30AM）記錄數據

投運前后兩天（21日、24日）的負荷不一致，因此不具備可比性。但是根據這兩組數據可以做簡單的估算。估算的依據是電壓降和功率成正比，也和電流成正比：

當出線電流為300A，串補裝置投入時壓降為：

10200-9100=1100（V）

當出線電流為260A，串補裝置投入時壓降為：

1100*260/300=953（V）。

當出線電流為260A，串補裝置沒投入時壓降為：

10400-8700=1700（V）

當出線電流為300A，串補裝置沒投入時壓降為：

1700*300/260=1961（V）。

將上述結果和表一結合起來就可以得出在兩種不同負荷情況下，串補裝置投入后的電壓改善效果如表二所示：

從上表可以得出如下兩點結論：

1）當負荷較重時，串補裝置投入后對線路末端電壓有明顯改善。

2）電壓提升的效果和負荷水平成正比：負荷水平越重提升效果越明顯;負荷水平越輕則提升效果越小，具有明顯的“自適應”功能。

3）顯著提高線路功率因數。從補償前的0.9以下，提高到補償后的0.96以上。在1月24日9：30AM同等負荷水平下， 串補裝置投入后線路有功功率損耗由1054kW減少到708kW，按最大負荷利用小時三分之一來計算，則每年可節電約101萬度。而且在所有負荷水平下均不會發生過補償現象。

結論

經效果分析可驗證串補工程能夠顯著改善線路末端電壓水平、顯著提高線路功率因數、顯著降低線路有功損耗。在所有負荷水平下均不會發生過補償現象。本報告所列舉的串補工程均有效緩解了用戶迎峰度夏、工業新區等供電壓力，減少了用戶的停電，提高優質服務，取得良好的社會效益和經濟效益。

參考文獻

[1] 張良華等. 配電網固定串聯補償綜合節能評估[J]. 電網技術，2016（01）.