基于柱上線路無功自動(dòng)補(bǔ)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(jì)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(diǎn)介紹了柱上線路無功自動(dòng)補(bǔ)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(shí)際介紹應(yīng)用效果，希望能給運(yùn)行設(shè)計(jì)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(bǔ)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(jì)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(diǎn)。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(bǔ)償?shù)仍颍瑢?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(bǔ)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(diǎn)和應(yīng)用條件，應(yīng)該根據(jù)配電網(wǎng)實(shí)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(diǎn)進(jìn)行分析。

1.1增大導(dǎo)線線徑

電壓降可用公式ΔU=(PR+QX)/U計(jì)算得出，可以看出，當(dāng)輸送一定的功率時(shí)，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(diǎn)是可以降低配電網(wǎng)線損，不用增加設(shè)備而增加運(yùn)行維護(hù)工作量，可以提高配網(wǎng)線路輸送容量；缺點(diǎn)是投資較大，改造周期較長。

1.2增加無功補(bǔ)償

從電壓降公式可以看出，當(dāng)輸送一定的功率時(shí)，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(diǎn)是可以降低配電網(wǎng)線損、投資較小，缺點(diǎn)是增加設(shè)備而增加運(yùn)行維護(hù)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(shí)現(xiàn)電壓調(diào)節(jié)。優(yōu)點(diǎn)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?。蝗秉c(diǎn)是增加設(shè)備而增加運(yùn)行維護(hù)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(dòng)補(bǔ)償裝置

2.1柱上線路無功自動(dòng)補(bǔ)償裝置原理

柱上線路無功自動(dòng)補(bǔ)償裝置采集配網(wǎng)線路安裝點(diǎn)的電流和電壓信號(hào)，傳送至控制單元，控制單元根據(jù)電流和電壓信號(hào)檢測功率因數(shù)是否在設(shè)定范圍內(nèi)。當(dāng)線路功率因數(shù)低于某設(shè)定值時(shí)分組投入電容器組，當(dāng)線路功率因數(shù)高于某設(shè)定值時(shí)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(jìn)行裝置的投切。因此，該補(bǔ)償裝置完全實(shí)現(xiàn)了按線路負(fù)荷及無功的欠補(bǔ)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(yùn)行。電氣主接線原理圖如圖1所示。

圖1　柱上線路無功自動(dòng)補(bǔ)償裝置電氣主接線原理圖

2.2應(yīng)用柱上線路無功自動(dòng)補(bǔ)償裝置需要注意的問題

(1) 合理選擇裝置安裝地點(diǎn)。不管以降損節(jié)能為目的還是以調(diào)壓為目的，無功補(bǔ)償都以就地補(bǔ)償效果為最佳，這是我們實(shí)施無功補(bǔ)償總的原則。在此總原則的指導(dǎo)下，具體的布點(diǎn)原則有兩條：一是電壓過低的地方，二是負(fù)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(fù)荷較重較長的分支線尾端。配網(wǎng)線路補(bǔ)償?shù)攸c(diǎn)可以選擇在部分負(fù)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(shí)踐確定。

(2) 合理選擇單臺(tái)裝置的容量。無功補(bǔ)償應(yīng)根據(jù)分散為主、就地平衡的原則，合理選擇單臺(tái)補(bǔ)償設(shè)備的容量。單臺(tái)補(bǔ)償設(shè)備容量太小，全線需要安裝的補(bǔ)償裝置總數(shù)就要多，從而造成投資浪費(fèi)。單臺(tái)補(bǔ)償裝置容量太大，就會(huì)降低設(shè)備運(yùn)行的靈活性和補(bǔ)償?shù)木珳?zhǔn)度，導(dǎo)致局部過補(bǔ)償和線損增加。針對目前配網(wǎng)線路的運(yùn)行特點(diǎn)，一般補(bǔ)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(tái)變壓器，總?cè)萘?0 000 kVA，最高負(fù)荷4 500 kVA，負(fù)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(yán)重影響工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及生活用電。

圖2　計(jì)算分析過程

根據(jù)線路特點(diǎn)，決定采用多種方式進(jìn)行改造。根據(jù)負(fù)荷分配情況，在線路末端2/3處和負(fù)荷較重的分支線處安裝共3套柱上線路無功自動(dòng)補(bǔ)償裝置(單臺(tái)容量為600 kvar，分兩組等容量自動(dòng)投切)，將主干線線徑加大為185 mm2，將其中一較長且負(fù)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(dá)到電壓質(zhì)量要求。計(jì)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(dòng)補(bǔ)償裝置具有投資小、見效快的特點(diǎn)，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(dá)標(biāo)的線路而言更是效果明顯。

[參考文獻(xiàn)]

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