中壓長(zhǎng)線路低電壓?jiǎn)栴}的綜合治理方法研究

陳路?袁建國(guó)?馬春生?王朝明?馬曾云

摘要：配電網(wǎng)電壓質(zhì)量直接關(guān)系到電力系統(tǒng)的安全與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行及電氣設(shè)備的使用壽命，電壓過低可能會(huì)引發(fā)電壓崩潰，造成大面積停電，還會(huì)降低設(shè)備的運(yùn)行能力，增加設(shè)備運(yùn)行能耗，燒毀用戶電動(dòng)機(jī)，引起電燈功率下降。低電壓運(yùn)行對(duì)供電部門及用電客戶都造成很大的負(fù)面影響，基于此對(duì)中壓長(zhǎng)線路低電壓?jiǎn)栴}的綜合治理進(jìn)行研究。

關(guān)鍵詞：中壓長(zhǎng)線路；問題；綜合治理；方法研究

作者簡(jiǎn)介：陳路（1969-），男，浙江永康人，國(guó)網(wǎng)浙江永康供電公司，工程師。（浙江 永康 321300）

中圖分類號(hào)：TM726 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0079（2014）15-0253-02

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，廣大用戶對(duì)用電質(zhì)量要求越來越高，電壓質(zhì)量對(duì)電網(wǎng)穩(wěn)定及電力設(shè)備安全運(yùn)行、線路損耗、工農(nóng)業(yè)安全生產(chǎn)、產(chǎn)品質(zhì)量和人民生活用電都起著直接的影響。配電網(wǎng)是直接向用電客戶供電的電力網(wǎng)絡(luò)，10kV配電線路的電壓質(zhì)量顯得尤為重要，提高10kV配電線路電壓質(zhì)量迫在眉睫。對(duì)電網(wǎng)公司而言，結(jié)合加強(qiáng)線路改造，提供線路運(yùn)行功率因素，降低線路運(yùn)行損耗，尤其對(duì)長(zhǎng)距離配電線路有重要意義。

一、低電壓形成原因分析

低電壓的形成是由于多年配電網(wǎng)領(lǐng)域投入不足、專業(yè)技術(shù)及管理力量不強(qiáng)等多方面原因引起的。因此，首先要從規(guī)劃、改造、運(yùn)行、服務(wù)等環(huán)節(jié)入手分析清楚具體的低電壓成因，從根源上進(jìn)行整治，加強(qiáng)“低電壓”治理措施的科學(xué)性指導(dǎo)，避免“頭痛醫(yī)頭，腳痛醫(yī)腳”的治理措施，爭(zhēng)取采用最少的資金有效解決電壓過低的情況。從電網(wǎng)技術(shù)及管理層面分析，低電壓的主要成因有以下幾個(gè)方面：10kV線路過長(zhǎng)，線路壓降過大；10kV線徑過細(xì)，設(shè)備老化，傳輸能力不足；配電線路和配變出現(xiàn)滿載或卡口；負(fù)荷峰谷差過大，饋線末端電壓變化幅度大；電壓變化劇烈，缺少調(diào)壓手段；缺少聯(lián)合調(diào)壓機(jī)制，配網(wǎng)電壓無動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)能力；用戶無功補(bǔ)償多，缺少有效監(jiān)管；實(shí)時(shí)量測(cè)裝置配置不足，無法進(jìn)行分析管理[1]；表計(jì)量測(cè)不準(zhǔn)，導(dǎo)致錯(cuò)誤的電壓決策。對(duì)低電壓進(jìn)行綜合治理很難采用一套標(biāo)準(zhǔn)方案進(jìn)行實(shí)施，需要具體問題具體分析，通過定量分析及技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析對(duì)各治理方案進(jìn)行優(yōu)選比較，爭(zhēng)取以最少的資金投入得到最好的治理效果。

二、中壓長(zhǎng)線路低壓線路問題的治理方法

目前對(duì)長(zhǎng)線路低電壓的主要治理方案主要有以下幾種方式：供電半徑優(yōu)化，縮短供電半徑，提高末端電壓；線路改造，更換大截面導(dǎo)線，提高線路輸送能力；無功補(bǔ)償優(yōu)化，減少線路無功傳輸，提高電壓；有載調(diào)壓，提高電壓。在制定長(zhǎng)線路電壓治理原則時(shí)首先對(duì)以上方案進(jìn)行綜合對(duì)比分析，確立不同方案的適應(yīng)性和經(jīng)濟(jì)性。

1.供電半徑優(yōu)化

供電半徑是影響電網(wǎng)結(jié)構(gòu)是否合理的重要參數(shù)，配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)中供電半徑的大小是一項(xiàng)重要的參考指標(biāo)，供電半徑對(duì)電網(wǎng)的供電電壓質(zhì)量?jī)?yōu)劣影響較大。對(duì)當(dāng)前變電容量不足、負(fù)荷增長(zhǎng)較快或電源點(diǎn)分布不合理的地區(qū)規(guī)劃建立新的電源點(diǎn)，將線路末端負(fù)荷進(jìn)行負(fù)荷轉(zhuǎn)接，縮短線路供電半徑，可以有效提升線路末端電壓質(zhì)量。[2]供電半徑分析思路：根據(jù)10kV線路首端電壓和末端電壓，通過理論潮流計(jì)算得到滿足末端電壓情況下各種中壓線路不同導(dǎo)線截面的最大供電半徑。使用這種方案進(jìn)行優(yōu)化可以縮短供電半徑，提升電壓，降低線路損耗，但是整體投資較大，需要考慮負(fù)荷發(fā)展情況及經(jīng)濟(jì)上的可行性。更加適合在供電半徑過長(zhǎng)、負(fù)荷較重、負(fù)荷發(fā)展較快的線路，具備新的電源分布或有新的電源規(guī)劃的地區(qū)。

2.線路改造

對(duì)線路實(shí)施整體改造，將小截面導(dǎo)線更換為大截面導(dǎo)線，增加線路輸送能力，提升線路末端電壓質(zhì)量。使用這種方法對(duì)電網(wǎng)線路進(jìn)行改造，可以提升線路供電能力，降低線路損耗，線路改造工程量大，建設(shè)投資大，需要考慮經(jīng)濟(jì)上的可行性。對(duì)于導(dǎo)線截面偏小、負(fù)荷較重且負(fù)荷發(fā)展較快的線路比較適用。

3.無功補(bǔ)償優(yōu)化

（1）線路無功補(bǔ)償。在線路中投入一定的電容器，采用固定或自動(dòng)相結(jié)合的投入方式實(shí)現(xiàn)無功補(bǔ)償。一般現(xiàn)在采用的都是采用分組補(bǔ)償、自動(dòng)投切的方式，線路補(bǔ)償最佳位置為線路負(fù)荷中心。[3]線路無功補(bǔ)償可根據(jù)需要選擇單點(diǎn)補(bǔ)償和多點(diǎn)補(bǔ)償，考慮運(yùn)行維護(hù)便捷性補(bǔ)償點(diǎn)不宜過多，如果線路較長(zhǎng)可根據(jù)負(fù)荷情況選擇兩處補(bǔ)償點(diǎn)。

線路無功補(bǔ)償容量配置，可按照以下公式計(jì)算：

其中：P，安裝點(diǎn)以下的有功功率；S，安裝點(diǎn)后配變總?cè)萘浚沪?，線路的負(fù)載率；，線路最低功率因數(shù)；，安裝無功補(bǔ)償設(shè)備后需要達(dá)到的目標(biāo)功率因數(shù)；QC，需要補(bǔ)償?shù)臒o功容量。

（2）配變低壓側(cè)無功補(bǔ)償。為提高配電變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行效率，最大限度減少配電變壓器無功損耗，在配電變壓器低壓側(cè)安裝并聯(lián)補(bǔ)償電容器。補(bǔ)償容量根據(jù)具體情況確定，一般按變壓器容量的20%～30%配置，隨負(fù)荷變化自動(dòng)投切進(jìn)行補(bǔ)償。相對(duì)于線路無功補(bǔ)償，配變低壓側(cè)補(bǔ)償，可以減少無功電流經(jīng)過配電變壓器引起的損耗。配電網(wǎng)無功補(bǔ)償配置如圖1所示。

（3）用戶終端無功補(bǔ)償。用戶側(cè)并聯(lián)電容器的就地補(bǔ)償，實(shí)現(xiàn)用戶終端無功就地補(bǔ)償。這種方式補(bǔ)償區(qū)域最大，效果也好。但它總的電容器安裝容量比其他兩種方式要大，電容器利用率也低。線路集中補(bǔ)償和配變低壓側(cè)集中補(bǔ)償?shù)碾娙萜魅萘肯鄬?duì)較小，利用率也高，且能補(bǔ)償變壓器自身的無功損耗。[4]

根據(jù)投資及維護(hù)方便程度，推薦線路無功補(bǔ)償和配變低壓集中補(bǔ)償?shù)姆绞綄?duì)線路低電壓進(jìn)行優(yōu)化。但是配電線路的實(shí)際情況比較復(fù)雜，可根據(jù)實(shí)際情況確定補(bǔ)償方式。

三、線路優(yōu)化的實(shí)際案例

1.案例介紹

以永康市中壓配電網(wǎng)典型長(zhǎng)線路10kV巖后965線主干長(zhǎng)度達(dá)到8.044km，線路過長(zhǎng)，供電最遠(yuǎn)距離為銅山支線178#銅山村變供電距離，供電總長(zhǎng)13.25km，供電半徑過長(zhǎng)；巖后965線主干線導(dǎo)線截面主要為185mm2，部分線路導(dǎo)線為L(zhǎng)GJ-120導(dǎo)線，主干線路截面基本滿足負(fù)荷發(fā)展需求，銅山支線導(dǎo)線型號(hào)為JKLYJ-50和LGJ-50，支線截面小于70mm2，截面偏小。

10kV巖后965線大運(yùn)行方式下，末端電壓為8.4kV，電壓偏差-20%。線路功率因素為0.81，低于功率因數(shù)最低標(biāo)準(zhǔn)0.85；2013年功率因數(shù)最低時(shí)刻只有0.753，嚴(yán)重偏低。

2.線路的治理方案

（1）線路單點(diǎn)無功補(bǔ)償。對(duì)巖后965線實(shí)施線路無功補(bǔ)償，采取單點(diǎn)補(bǔ)償方式。根據(jù)線路掛接負(fù)荷情況，巖后965線補(bǔ)償位置為88#桿塔位置，無功補(bǔ)償容量3000kvar。

利用潮流計(jì)算分析（牛拉法）對(duì)實(shí)施線路單點(diǎn)無功補(bǔ)償后的效果進(jìn)行分析計(jì)算，得出結(jié)果如表1所示。

表1 線路單點(diǎn)補(bǔ)償方案評(píng)估

評(píng)價(jià)內(nèi)容 巖后965線

投資（萬元） 6

最低電壓（kV） 9kV

功率因數(shù) 0.99

管理、維護(hù) 方便

（2）線路兩點(diǎn)無功補(bǔ)償。對(duì)巖后965線實(shí)施線路無功補(bǔ)償，采取線路兩點(diǎn)補(bǔ)償方式。根據(jù)線路掛接負(fù)荷情況。巖后965線補(bǔ)償位置為60#桿塔和88#桿塔位置，無功補(bǔ)償容量3000kvar。線路兩點(diǎn)無功補(bǔ)償后的效果計(jì)算結(jié)果如表2所示。

（3）線路三點(diǎn)無功補(bǔ)償。巖后965線通過三點(diǎn)補(bǔ)償補(bǔ)償容量3000kvar。線路三點(diǎn)無功補(bǔ)償后的效果計(jì)算結(jié)果如表3所示。

表3 線路三點(diǎn)補(bǔ)償方案評(píng)估

評(píng)價(jià)內(nèi)容 巖后965線

投資（萬元） 18

最低電壓（kV） 9.1kV

功率因數(shù) 0.99

管理、維護(hù) 方便

根據(jù)以上分析結(jié)果，巖后965線通過無功優(yōu)化手段不能達(dá)到治理目標(biāo)要求。

（4）無功補(bǔ)償和線路調(diào)壓配合。對(duì)巖后965線進(jìn)行配變低壓側(cè)無功補(bǔ)償和線路調(diào)壓配合方案進(jìn)行治理，在線路88#位置上安裝一臺(tái)線路調(diào)壓器，調(diào)壓范圍為-5%～15%，檔位為7檔，線路調(diào)壓器安裝位置示意圖如圖3。同時(shí)對(duì)巖后965線配變低壓側(cè)進(jìn)行無功補(bǔ)償，補(bǔ)償后效果如表4所示。

表4 巖后965線無功補(bǔ)償和線路調(diào)壓配合治理方案評(píng)估

評(píng)價(jià)內(nèi)容 巖后965線

投資（萬元） 88

最低電壓（kV） 10.2kV

功率因數(shù) 0.97

管理、維護(hù) 一般

分析可知，巖后965線通過配變低壓側(cè)無功補(bǔ)償和線路調(diào)壓配合的治理方案，可以達(dá)到最佳效果。

四、結(jié)語

根據(jù)最佳治理效果方案，對(duì)巖后965線實(shí)施線路調(diào)壓和無功補(bǔ)償相結(jié)合的優(yōu)化方案優(yōu)化后的新樓電壓質(zhì)量明顯提升，最低電壓達(dá)到10.2kV，且電壓波動(dòng)小，電壓質(zhì)量?jī)?yōu)化提升效果明顯，值得推廣應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

[1]申麗華.農(nóng)村電網(wǎng)局部無功優(yōu)化保質(zhì)降損的研究[D].保定：華北電力大學(xué)，2002：92-93.

[2]李曉宇，邵躍平.淺談農(nóng)村電網(wǎng)低電壓治理[J].電力需求側(cè)管理，2011，（2）：172-173.

[3]黃芷定，鄒玲玲.如何解決農(nóng)村配電網(wǎng)低電壓?jiǎn)栴}的探討[J].中國(guó)西部科技，2010，（24）：284-285.

[4]何建偉.低壓電纜供電末端電壓降及有功損耗的計(jì)算[J].建筑電氣，2003，（4）：118-119.

（責(zé)任編輯：王祝萍）