合理提高偏远线路电压质量的新技术

李树旺 罗世霖 固原供电局

合理提高偏远线路电压质量的新技术

李树旺 罗世霖 固原供电局

西吉地区电网供电半径较大，季节性负荷比较突出，在灌溉季节线路末端电压较低，不能满足正常的生产和生活用电，在考虑经济效益与社会效益的同时，采用在线路中后段加装自动调压器的方案，用较少的投资解决了该线路末端电压质量问题，取得了良好的社会效益和经济效益。

电压；馈线自动调压器

一 ．问题提出的背景及意义

本项目较好地满足了城乡电网改造和节能降耗的实际需要，不但可以达到改善电压的目的，促进供电质量和供电可靠性提高，也可以很好降低线路损耗。且投资少、降耗节能效果显著，带动城乡经济发展，推动全面建设小康社会，完全符合国家产业政策。此次研究报告的解决方案所采用的设备为自动调压设备(SVR馈线自动调压器)和无功补偿装置(DWK高压无功自动补偿装置)。据了解，该项目产品在推出的短短几年，产品销售已遍及陕西、广东、云南、重庆、甘肃、新疆、河南、辽宁、内蒙古、四川、山西、华北等地区，设备运行安全可靠，得到了用户和专家的肯定和好评。

总体说来，在电压波动大、损耗高的10KV线路安装自动调压器和无功自动补偿装置，对电网运行管理工作是一次全面的升级和提高，可以在短时间内改善配网的经济技术指标。包括：

提高供电质量，减少电压损失；

改善设备利用率；

提高功率因数，减少线路损耗；

提高电网的传输能力，减缓线路及设备老化。

二、西吉地区电网现状

近年来，西吉地区电网建设有了很大的发展，用电量增长，但随着经济发展，造成配网无功电力不足、供电质量下降、网损增加的局面日趋严重。

根据调查，电压和无功方面：110 kV、35 kV电网供电稳定合格和无功配置基本平衡，但10 kV线路调压手段落后，仅补偿线路无功很难有效的解决线路电压问题，因无功补偿最终以解决线损为主，提高电压的能力很有限；加上农网线路偏长，造成线损率长期居高不下。西吉地区电网经过几年大规模的电网建设与改造，低压电网已得到极大的改善，提高了供电质量。但是由于农网改造资金有限，尤其是部分偏远地区10KV超供电半径的问题，不可能采用大量的高压配网布点的途径解决，仍存在一定数量供电半径超过国家规定的远距离线路，线路末端电压难以保证，功率因数达不到要求，线损较大。

西吉电网主要线路为农业灌溉、照明和个别工业性负荷，线路分布不均匀并且较长、负荷较重，导致线路后端电压很低，不能满足沿线用电单位的正常使用。在用电高峰期，经实地测量，某些线路末端用户380V侧电压可低至310V左右，已经不能满足农民正常的生活、生产需要。

三、电网电压异常的原因分析

（1）10kV线路供电半径过长。由于西吉地区地处山区，用电用户较分散，造成线路供电半径偏长，20km以上的供电线路较多，导致线路末端用户在用电高峰不能正常用电。

（2）导线截面积较小。一些供电线路导线线径较小，电压损耗中的电阻分量所占比重较大，因此，减少导线的电阻能够起到一定的调压效果。

（3）部分35kV变压器为无载调压，且有些变压器的抽头太少，调节范围有限，这些因素导致了目前的调整方式对电压没有明显的效果。

四、针对地区电网电压的解决措施

针对西吉地区电网供电线路较长，使用常规无功补偿、变电站主变调节电压、和对线路进行改造等方法，不能从根本上解决超长线路末端电压低的问题。选择新建变电站方式可以彻底解决线路末端电压低的问题，但是新建变电站造价太高，在偏远山区负荷分布分散，新建变电站经济性太差。在考察一些供电单位解决线路电压问题的经验后，以及结合西吉地区超长线路的实际，我们决定在线路上使用自动调压器进行两级调压和无功补偿装置相结合来解决供电线路长、负荷昼夜或者是季节变化大等情况引起的供电线路末端电压低的问题。对此我们在西吉地区选择兴隆变114什字线采用两级调压方式进行试点。

4.1 兴隆变114什字线路现状

负荷性质为季节性农业负荷，线路分布不均匀并且较长、负荷较重，导致线路后端电压很低，不能满足沿线用电单位的正常使用。经实地测量，线路的街道变1#380V侧电压为332.4V，谢寨变380V侧电压为312.8V，已经不能满足农民正常的生活、生产需要。通过10kV三相平衡负荷架空线路的电压损失表计算线路末端电压为:

线路压降百分数为:

即：线路末端电压为8.06kV左右。同样的计算方式可以得出谢寨变的电压为7.96kV。

4.2 解决措施

根据线路实际情况，建议在主干线的189号杆左右安装一台型号为SVR-2000/10-7(0~+20%)的SVR馈线自动调压器可以将线路电压调至合格范围。

安装点电压为：

189号杆安装设备后其出线端电压可以达到10.8kV，调压器出口电压实际调至10kV左右。

线路末端电压为：偿方式。

线路的负载率按用户提供的最大电流计算：

根据线路实际情况，建议在主干线的276号杆T接线的南台变前端再安装一台型号为SVR-500/10-7(-5%~+15%)的SVR馈线自动调压器可以将线路电压调至合格范围。

安装设备后该点电压最高可以调至：

276号杆安装设备后其出线端电压可以达到10.8kV，调压器出口电压实际调至10kV左右，谢寨六组变电压可以达到9.9kV左右。

4.3 柱上高压无功自动补偿设备选型

根据负荷的分布及线路实际情况，为了能够合理有效的对线路进行补偿，兴隆变114什字线宜采用多点进行分散补偿。安装点1选在线路102#杆前端；安装点2选在主干线189#杆调压器设备前。补偿的无功容量选择在平时负荷的基础上留有余量，根据补偿的无功容量大小选择补

1）.经过统计，安装点1到安装点2之间的线路容量约为1740kVA。安装点1补偿前功率因数以0.86计算，补偿后安装点的功率因数达到0.95，通过软件计算需要补偿的无功容量为189.23kVar，实际补偿选择补偿容量为150kVar，补偿方式为：静补50kVar+动补100kVar。

2）.经过统计，安装点2到线路末端配变容量约为1610kVA。安装点2补偿前功率因数以0.86计算，补偿后安装点的功率因数达到0.95，通过软件计算需要补偿的无功容量为175kVar，实际补偿选择补偿容量为150kVar，补偿方式为：静补50kVar+动补100kVar。

五、经济效益分析与对比

合理减少系统的阻抗也是电压调整的有效途径之一，例如尽量缩短线路，采用粗截面。但是，线路长度的缩短显然是有限的，特别是对于农村电网而言，供电半径比较大。而加大导线的截面意味着增加材料消耗和建设成本。对于额定电压为10kV，最大负荷为2000kVA的配电线进行试算后，装设一台后调压设备的效果与以下更换大截面导线达到同样的改善电压的效果。(见表一)

表一

调压器的价格因容量的不同而相差较大，装设一台调压设备仅需架设两个电杆或搭一个水泥底座，设备的费用和安装费用均比以上的费用低，而且工时短，可以立即见到效果。

新建变电站:新建变电站可以缩短供电半径，提高线路末端的电压，改善供电质量。但是，新建变电站一般所耗的工期比较长，价格昂贵；针对部分地区大多数线路电压合格，只有少数线路电压较低的情况时该方案经济性不可行。

通过以上不同调压方式对比，采用调压器是改善线路电压质量的一种方便可行的办法。

六、无功及调压应注意的几个问题

通过此次实施对兴隆变114什字线的改造，对农网线路以及负荷的特征有了进一步的了解，对使用调压器解决线路电压问题有了更加清晰的认识，此外也积累了一定的调压器在选型、安装以及使用方面的经验，总结如下：

1.农网线路的基本特征是线路较长、线径较小，负荷的季节性规律较强，在负荷高峰期例如排灌期，线路后端电压较低，经常达不到供电电压质量的要求，而在负载小的时候，又会由于长线路的对地分布电容产生末端电压翘辫子现象。其根本原因是线路较长，其阻抗与分布电容均较大，这是长线路问题的症结所在，长线路的基本等效模型可如下图所示：

线路的压降为：ΔU=U1-U2=（P*R+Q*X）/U2

可见，当线路较长，即R、X值较大，则P、Q的变化（例如季节性负荷变化）对压降的影响就很大，即长线路的功率输送特性较软。负荷大时线路的压降就会大，而如果在轻载时，此时忽略线路传输的有功P，由于对地电容产生的是容性无功，即Q为负值，则压降ΔU≈（Q*X）/U2亦为负值，说明后端电压比前端高，同样的，如果线路过补较为严重，即无功Q倒送值较高，也会出现后端电压高于前端的情况。

2.通过线路自动调压器能稳定调节线路的输出电压，有效的应对负荷的变化，大大延长了线路的供电半径，是解决农网长线路电压问题的一个较好手段，其投资小，见效快，运行维护简单。

3.对于长线路，如果在调压的同时将无功补偿做好，将会起到更好的效果，其分析如下：

由于线路压降为ΔU =（P*R+Q*X）/U2，是由有功P与无功Q共同产生的结果，如果通过较好的无功补偿，将线路传输的无功Q大为减少，则可降低线路的压降。

此外在长线路进行两级调压以及加装无功补偿需要注意的是：

1. 线路的负荷是随时都在变化的，负荷所需的无功Q也是随时变化的，因此要求线路无功补偿装置补偿有较强的动态补偿能力，同时级数尽量精细一些，此外，由于长线路同时存在高负荷电压低，轻负荷电压翘辫子现象，因此无功补偿装置最好不要设置静止补偿的电容支路。

2.线路上装设两台自动调压器时，需考虑到线路在停电时两台调压器在最高变比时，当送电时可能由于线路上由于调压器的升压作用导致电压高的问题，因此，在停电前应使调压器在基准档位，防止送电线路电压高导致烧毁用电器的问题发生。

综合以上经验：10KV半径超长线路的基本特点是线路电阻、电抗大，其负载特性软，线路的电压随季节性负荷波动较大，而使用线路自动调压器与线路自动无功补偿装置，可减少或改变这种不良影响，对提高线路电压质量、降低线路损耗，均能起到十分积极的作用，对改善农村偏远地区的电压质量有着十分重要的意义。

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.005.009