高郵某10kV配電線路選點(diǎn)優(yōu)化無功補(bǔ)償方案研究

袁麗麗+李培+孫紅艷+朱明祥

摘 要：針對(duì)10kV農(nóng)網(wǎng)配電線路的負(fù)荷分布波動(dòng)大，高峰時(shí)段分布的位置及時(shí)間的不確定性，需要供電公司頻繁的改變分接頭的位置等問題。文章提出選點(diǎn)無功優(yōu)化補(bǔ)償?shù)姆绞?，根?jù)其線路的分布狀況及負(fù)荷的密集度等數(shù)據(jù)，由“2/3原則”確定選取若干個(gè)點(diǎn)補(bǔ)償?shù)男问?。為了降低線路的損耗，提高配電線路電能的質(zhì)量，在每個(gè)補(bǔ)償點(diǎn)進(jìn)行固定補(bǔ)償與動(dòng)態(tài)補(bǔ)償相結(jié)合的方式。結(jié)合設(shè)備近兩年的歷史數(shù)據(jù)，確定線路的平均負(fù)荷、最大負(fù)荷等相關(guān)的參數(shù)，從而確定固定補(bǔ)償與動(dòng)態(tài)補(bǔ)償容量的大小。此方案可以避免高峰時(shí)盲目改變分接頭達(dá)到滿足負(fù)荷需求的目的，同時(shí)提高了供電公司的供電質(zhì)量與經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：選點(diǎn)無功補(bǔ)償；固定補(bǔ)償；動(dòng)態(tài)補(bǔ)償；容量

中圖分類號(hào)：TM761 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2017）34-0166-03

引言

在某10kV農(nóng)網(wǎng)線路中，由于夏天池塘供氧量、農(nóng)業(yè)灌溉的的需求，出現(xiàn)配電線路負(fù)荷分布不均，某些時(shí)段負(fù)荷出現(xiàn)短時(shí)高峰值，甚至出現(xiàn)嚴(yán)重的高負(fù)荷，為了滿足負(fù)荷需要，需要人為的頻繁去改變分接頭的位置，但由于農(nóng)網(wǎng)中短時(shí)用電高峰值出現(xiàn)的時(shí)間與地點(diǎn)的不確定性，為供電公司的檢修操作工作增加了難度。為了解決這一問題，考慮采用選點(diǎn)優(yōu)化無功補(bǔ)償?shù)姆绞絹頋M足高負(fù)荷運(yùn)行。同時(shí)，因?yàn)榇司€路基本沒有無功補(bǔ)償裝置，功率因數(shù)低，線路損耗大，供電線路末端電壓低，為了減小線路損耗，提高線路末端電壓，在10kV線路選點(diǎn)無功補(bǔ)償方案的過程中，堅(jiān)持固定補(bǔ)償與動(dòng)態(tài)補(bǔ)償相結(jié)合的混合補(bǔ)償模式。在電力負(fù)荷較低時(shí)進(jìn)行固定補(bǔ)償，當(dāng)負(fù)荷增加時(shí)根據(jù)功率因數(shù)變化情況，自動(dòng)投切動(dòng)態(tài)補(bǔ)償電容器組，以提高線路的功率因數(shù)和減小配電線路損耗。

1 某10kV農(nóng)網(wǎng)線路的負(fù)荷分布

某10kV線路2015、2016兩年歷史設(shè)備負(fù)荷數(shù)據(jù)分布如圖1～4所示。

由此看出，每年的6-11月份，負(fù)荷變化波動(dòng)大，尤其是7-8月份出現(xiàn)重載現(xiàn)象，為保證線路的正常供電，需考慮調(diào)整分接頭。但由于負(fù)荷出現(xiàn)高峰期的不確定性，增加了人員的工作難度，同時(shí)分接頭調(diào)整不能無限制的調(diào)整，因此，考慮無功補(bǔ)償?shù)姆绞?。以保證高負(fù)荷時(shí)，電網(wǎng)能正常供電。

2 補(bǔ)償容量

2.1 固定補(bǔ)償容量確定

由歷史負(fù)荷數(shù)據(jù)可以確定全年平均有功負(fù)荷、平均功率因數(shù)，為了保證供電的可靠性，目標(biāo)平均功率因數(shù)選擇0.95以上，固定容量補(bǔ)償大小如公式（1）所示。

式中：Qc為無功補(bǔ)償容量；Pav為平均有功負(fù)荷；cosφ1為平均功率因數(shù)；cosφ2為期望功率因數(shù)。

2015年6月份到11月份線路的平均負(fù)荷為1.92MW，平均功率因數(shù)為0.92，目標(biāo)功率因數(shù)為0.96，則固定容量補(bǔ)償為：

Qc=Pav（tanφ1-tanφ2）=1.92×（0.43-0.29）=258kvar

2016年6月份到10月份線路的平均負(fù)荷為2.42MW，平均功率因數(shù)為0.91，目標(biāo)功率因數(shù)為0.96，則固定容量補(bǔ)償為：

Qc=Pav（tanφ1-tanφ2）=2.42×（0.46-0.29）=397kvar

考慮負(fù)荷變化的不確定性，選取最大補(bǔ)償值，固定補(bǔ)償容量為397kvar。

2.2 動(dòng)態(tài)補(bǔ)償容量確定

由于最大負(fù)荷持續(xù)時(shí)間短，總無功補(bǔ)償量根據(jù)最大負(fù)荷的3/4倍確定，即平均負(fù)荷的α倍來確定。其中α是最大負(fù)荷與平均負(fù)荷的比值。

2015年6月份到11月份線路的平均負(fù)荷為1.92MW，最大負(fù)荷為4.47MW，α=4.47/1.92=2.33，動(dòng)態(tài)補(bǔ)償容量為：

2016年6月份到10月份線路的平均負(fù)荷為2.42MW，最大負(fù)荷為5.59MW，α=5.59/2.42=2.31，動(dòng)態(tài)補(bǔ)償容量為：

考慮負(fù)荷變化的不確定性，選取最大補(bǔ)償值，動(dòng)態(tài)補(bǔ)償容量為290kvar。

3 選點(diǎn)無功優(yōu)化補(bǔ)償容量

3.1 電容器安裝位置

某10kV農(nóng)網(wǎng)配電線路，主要分布在D區(qū)，線路供電半徑6.65km，線路為單聯(lián)絡(luò)結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)電流為553.00A，線路長度36.4km，共裝機(jī)配電變壓器97臺(tái)，配變總?cè)萘繛?1815kVA，其中公用配變69臺(tái)，容量為16910kVA，最高負(fù)荷Pmax=5.59MW，最小負(fù)荷Pmin=0MW，平均負(fù)荷Pav=2.42MW，最高無功負(fù)荷Qmax=2.58Mvar，最小無功負(fù)荷Qmax=0Mvar，平均無功負(fù)荷Qav=1.09Mvar。在無功補(bǔ)償?shù)倪^程中，結(jié)合現(xiàn)有的供電半徑、有功負(fù)荷和無功負(fù)荷情況決定采用集中補(bǔ)償與分散補(bǔ)償相結(jié)合的形式，進(jìn)行分散補(bǔ)償。線路的負(fù)荷流向如圖5所示。

電力負(fù)荷分散，供電半徑大，為了減小線路損耗，提高線路末端電壓，在負(fù)荷集中區(qū)選擇補(bǔ)償裝置的安裝位置，安裝電容器以改變整條線路的無功分布。

農(nóng)網(wǎng)10kV配電線路無功補(bǔ)償安裝的位置按照“三分之二”的原則確定，考慮在負(fù)荷集中處補(bǔ)償時(shí)，無功電流傳輸距離最短，把安裝位置確定在每個(gè)支路無功負(fù)荷的2/3附近。第一個(gè)安裝點(diǎn)A選擇在龍鎮(zhèn)線干線長度的2/3左右附近的位置處，第二個(gè)安裝點(diǎn)B選擇在龍農(nóng)線聯(lián)絡(luò)支線的末端到主干線長度的2/3處，第三個(gè)安裝點(diǎn)D選擇在紅馬支線的末端到主干線長度的2/3處。即如圖6所示。

3.2 選點(diǎn)補(bǔ)償容量的確定

通過比較龍鎮(zhèn)干線與兩處聯(lián)絡(luò)支線的有功負(fù)荷大小比例關(guān)系確定補(bǔ)償容量的大小，有功負(fù)荷大，補(bǔ)償就多。A、B、D三處固定補(bǔ)償?shù)娜萘看笮〈_定方法：

A、B、D三處動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)娜萘看笮〈_定方法：

具體補(bǔ)償容量的大小見表1。

4 結(jié)束語

針對(duì)高郵市某10kV農(nóng)網(wǎng)線路，結(jié)合近兩年的大數(shù)據(jù)資料，預(yù)測(cè)到可能出現(xiàn)高負(fù)荷的時(shí)間段，獲取此時(shí)間段的平均負(fù)荷參數(shù)、最大負(fù)荷參數(shù)等相關(guān)的數(shù)據(jù)。從目前來看，農(nóng)網(wǎng)中補(bǔ)償方式大多數(shù)為靜態(tài)補(bǔ)償和動(dòng)態(tài)補(bǔ)償相結(jié)合的方式，依據(jù)大量數(shù)據(jù)分析，本文擬實(shí)施選點(diǎn)優(yōu)化補(bǔ)償，確定線路的補(bǔ)償位置及每個(gè)補(bǔ)償點(diǎn)的固定補(bǔ)償、動(dòng)態(tài)補(bǔ)償容量的大小。預(yù)計(jì)選點(diǎn)補(bǔ)償之后，可減少頻繁改變分接頭的次數(shù)，同時(shí)提高了配電線路的功率因數(shù)，降低了線路的線損，可給企業(yè)帶來明顯的經(jīng)濟(jì)效益。

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