10kV配網(wǎng)串聯(lián)補(bǔ)償方式研究及運(yùn)行效果

馬利

摘 要： 串聯(lián)電容器補(bǔ)償技術(shù)在低電壓治理領(lǐng)域主要起到改善配網(wǎng)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(zhì)量、功率因數(shù)、電能輸送能力的10kV配電網(wǎng)長(zhǎng)線路，特別是跨越山區(qū)、負(fù)荷重或存在大型工業(yè)負(fù)荷的農(nóng)村配網(wǎng)線路。本文基于串補(bǔ)裝置在平陽(yáng)海濱855線的典型應(yīng)用，結(jié)合理論和工程兩個(gè)方面，論證了串聯(lián)補(bǔ)償手段對(duì)低電壓治理的效果。

關(guān)鍵詞： 串聯(lián)電容器補(bǔ)償;線路;電壓

1. 引言

線路導(dǎo)線與線纜呈感性，線路長(zhǎng)度與感性阻抗呈正比，因此越長(zhǎng)的線路其末端電壓降相對(duì)越嚴(yán)重，電能輸送能力也越低。特別是末端負(fù)荷分布較多的情況，低電壓的現(xiàn)象也更為明顯。在該類線路中采用串聯(lián)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(shù)，提升線路電壓水平，具有良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

概述串補(bǔ)的特點(diǎn)和功能主要有1：

1）串補(bǔ)可有效改善全線電壓分布，解決低電壓?jiǎn)栴};

2）串聯(lián)電容器下游線路的負(fù)荷發(fā)生了大幅度變化時(shí)（如大容量電動(dòng)機(jī)啟停），電容器補(bǔ)償?shù)碾妷耗茈S之實(shí)時(shí)變化;

3）具有“自適應(yīng)”電壓調(diào)節(jié)和實(shí)時(shí)響應(yīng)的特點(diǎn)，電壓與無(wú)功補(bǔ)償量隨線路電流的變化而實(shí)時(shí)調(diào)節(jié);

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

2. 串補(bǔ)應(yīng)用工程介紹

2016年1月22日于國(guó)網(wǎng)浙江平陽(yáng)海濱855線成功投運(yùn)。裝置通過(guò)了輕載期（春節(jié)期間）和重載期等不同工況的實(shí)際考驗(yàn)，連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行至今，并取得了顯著的節(jié)能降耗效果。

國(guó)網(wǎng)浙江平陽(yáng)海濱855線全長(zhǎng)31.1公里，供電半徑為17.1公里，配變總?cè)萘繛?7.785MVA，主干線為JKLYJ10KV-240導(dǎo)線，同時(shí)沿線有多處距離不等的電纜聯(lián)接。根據(jù)歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，在最大負(fù)荷總量為5.56MW時(shí)，全線負(fù)荷率接近35%，線路末端電壓低于8kV，線路用戶的用電受到嚴(yán)重影響。

該10kV配網(wǎng)串補(bǔ)裝置運(yùn)行中的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)顯示，在出線段有功功率為5.09MW時(shí)，裝置可使線路末端電壓提升達(dá) 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(dá)到 9.4kV;功率因數(shù)從補(bǔ)償前的0.9以下，提高到補(bǔ)償后的0.96以上。 串補(bǔ)裝置投入后線路有功功率損耗由1054kW減少到708kW，按最大負(fù)荷利用小時(shí)三分之一來(lái)計(jì)算，僅降低線損一項(xiàng)每年即可節(jié)電約101萬(wàn)度。

3. 串補(bǔ)應(yīng)用效果分析

3.1線路情況

平陽(yáng)海濱855線，線路全長(zhǎng)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(gè)大的分支線大約有2000負(fù)荷，主要為工業(yè)電鍍用電，15.6公里處搭十幾臺(tái)基建專用變。據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，在最大負(fù)荷電流為5.56MW時(shí)，全線負(fù)荷率接近35%，線路末端電壓低于8kV，線路用戶的用電受到嚴(yán)重影響。串補(bǔ)方案的設(shè)計(jì)線路總長(zhǎng)近18公里，最大負(fù)荷時(shí)電流按300A、配變總?cè)萘繛?7.785MVA。

3.2分析依據(jù)

串補(bǔ)裝置于2016年1月22日投運(yùn)。裝置通過(guò)了輕載期（春節(jié)期間）和接近重載期（剛投運(yùn)的第一周內(nèi)）的考驗(yàn)。以下針對(duì)2月9日從用戶監(jiān)控系統(tǒng)讀取的歷史記錄數(shù)據(jù)，并通過(guò)粗略估算，以及配電線路潮流計(jì)算程序?qū)ν哆\(yùn)前后的效果進(jìn)行分析。

具體記錄數(shù)據(jù)有2016年1月21日（投運(yùn)前）和2016年1月24日（投運(yùn)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(shù)、線路末端用戶高壓側(cè)電壓。

3.3投運(yùn)前后效果分析

表一為2016年1月21日（投運(yùn)前）和2016年1月24日（投運(yùn)后）的同一時(shí)間點(diǎn)（9：30AM）記錄數(shù)據(jù)

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

當(dāng)出線電流為300A，串補(bǔ)裝置投入時(shí)壓降為：

10200-9100=1100（V）

當(dāng)出線電流為260A，串補(bǔ)裝置投入時(shí)壓降為：

1100*260/300=953（V）。

當(dāng)出線電流為260A，串補(bǔ)裝置沒(méi)投入時(shí)壓降為：

10400-8700=1700（V）

當(dāng)出線電流為300A，串補(bǔ)裝置沒(méi)投入時(shí)壓降為：

1700*300/260=1961（V）。

將上述結(jié)果和表一結(jié)合起來(lái)就可以得出在兩種不同負(fù)荷情況下，串補(bǔ)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(diǎn)結(jié)論：

1）當(dāng)負(fù)荷較重時(shí)，串補(bǔ)裝置投入后對(duì)線路末端電壓有明顯改善。

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

3）顯著提高線路功率因數(shù)。從補(bǔ)償前的0.9以下，提高到補(bǔ)償后的0.96以上。在1月24日9：30AM同等負(fù)荷水平下， 串補(bǔ)裝置投入后線路有功功率損耗由1054kW減少到708kW，按最大負(fù)荷利用小時(shí)三分之一來(lái)計(jì)算，則每年可節(jié)電約101萬(wàn)度。而且在所有負(fù)荷水平下均不會(huì)發(fā)生過(guò)補(bǔ)償現(xiàn)象。

結(jié)論

經(jīng)效果分析可驗(yàn)證串補(bǔ)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(shù)、顯著降低線路有功損耗。在所有負(fù)荷水平下均不會(huì)發(fā)生過(guò)補(bǔ)償現(xiàn)象。本報(bào)告所列舉的串補(bǔ)工程均有效緩解了用戶迎峰度夏、工業(yè)新區(qū)等供電壓力，減少了用戶的停電，提高優(yōu)質(zhì)服務(wù)，取得良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)

[1] 張良華等. 配電網(wǎng)固定串聯(lián)補(bǔ)償綜合節(jié)能評(píng)估[J]. 電網(wǎng)技術(shù)，2016（01）.