中压长线路低电压问题的综合治理方法研究

2014-04-29陈路袁建国马春生王朝明马曾云

中国电力教育 2014年15期

陈路?袁建国?马春生?王朝明?马曾云

摘要：配电网电压质量直接关系到电力系统的安全与经济运行及电气设备的使用寿命，电压过低可能会引发电压崩溃，造成大面积停电，还会降低设备的运行能力，增加设备运行能耗，烧毁用户电动机，引起电灯功率下降。低电压运行对供电部门及用电客户都造成很大的负面影响，基于此对中压长线路低电压问题的综合治理进行研究。

关键词：中压长线路；问题；综合治理；方法研究

作者简介：陈路（1969-），男，浙江永康人，国网浙江永康供电公司，工程师。（浙江永康 321300）

中图分类号：TM726 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）15-0253-02

随着我国经济的飞速发展，广大用户对用电质量要求越来越高，电压质量对电网稳定及电力设备安全运行、线路损耗、工农业安全生产、产品质量和人民生活用电都起着直接的影响。配电网是直接向用电客户供电的电力网络，10kV配电线路的电压质量显得尤为重要，提高10kV配电线路电压质量迫在眉睫。对电网公司而言，结合加强线路改造，提供线路运行功率因素，降低线路运行损耗，尤其对长距离配电线路有重要意义。

一、低电压形成原因分析

低电压的形成是由于多年配电网领域投入不足、专业技术及管理力量不强等多方面原因引起的。因此，首先要从规划、改造、运行、服务等环节入手分析清楚具体的低电压成因，从根源上进行整治，加强“低电压”治理措施的科学性指导，避免“头痛医头，脚痛医脚”的治理措施，争取采用最少的资金有效解决电压过低的情况。从电网技术及管理层面分析，低电压的主要成因有以下几个方面：10kV线路过长，线路压降过大；10kV线径过细，設备老化，传输能力不足；配电线路和配变出现满载或卡口；负荷峰谷差过大，馈线末端电压变化幅度大；电压变化剧烈，缺少调压手段；缺少联合调压机制，配网电压无动态调节能力；用户无功补偿多，缺少有效监管；实时量测装置配置不足，无法进行分析管理[1]；表计量测不准，导致错误的电压决策。对低电压进行综合治理很难采用一套标准方案进行实施，需要具体问题具体分析，通过定量分析及技术经济分析对各治理方案进行优选比较，争取以最少的资金投入得到最好的治理效果。

二、中压长线路低压线路问题的治理方法

目前对长线路低电压的主要治理方案主要有以下几种方式：供电半径优化，缩短供电半径，提高末端电压；线路改造，更换大截面导线，提高线路输送能力；无功补偿优化，减少线路无功传输，提高电压；有载调压，提高电压。在制定长线路电压治理原则时首先对以上方案进行综合对比分析，确立不同方案的适应性和经济性。

1.供电半径优化

供电半径是影响电网结构是否合理的重要参数，配电网规划设计中供电半径的大小是一项重要的参考指标，供电半径对电网的供电电压质量优劣影响较大。对当前变电容量不足、负荷增长较快或电源点分布不合理的地区规划建立新的电源点，将线路末端负荷进行负荷转接，缩短线路供电半径，可以有效提升线路末端电压质量。[2]供电半径分析思路：根据10kV线路首端电压和末端电压，通过理论潮流计算得到满足末端电压情况下各种中压线路不同导线截面的最大供电半径。使用这种方案进行优化可以缩短供电半径，提升电压，降低线路损耗，但是整体投资较大，需要考虑负荷发展情况及经济上的可行性。更加适合在供电半径过长、负荷较重、负荷发展较快的线路，具备新的电源分布或有新的电源规划的地区。

2.线路改造

对线路实施整体改造，将小截面导线更换为大截面导线，增加线路输送能力，提升线路末端电压质量。使用这种方法对电网线路进行改造，可以提升线路供电能力，降低线路损耗，线路改造工程量大，建设投资大，需要考虑经济上的可行性。对于导线截面偏小、负荷较重且负荷发展较快的线路比较适用。

3.无功补偿优化

（1）线路无功补偿。在线路中投入一定的电容器，采用固定或自动相结合的投入方式实现无功补偿。一般现在采用的都是采用分组补偿、自动投切的方式，线路补偿最佳位置为线路负荷中心。[3]线路无功补偿可根据需要选择单点补偿和多点补偿，考虑运行维护便捷性补偿点不宜过多，如果线路较长可根据负荷情况选择两处补偿点。

线路无功补偿容量配置，可按照以下公式计算：

其中：P，安装点以下的有功功率；S，安装点后配变总容量；η，线路的负载率；，线路最低功率因数；，安装无功补偿设备后需要达到的目标功率因数；QC，需要补偿的无功容量。

（2）配变低压侧无功补偿。为提高配电变压器经济运行效率，最大限度减少配电变压器无功损耗，在配电变压器低压侧安装并联补偿电容器。补偿容量根据具体情况确定，一般按变压器容量的20%～30%配置，随负荷变化自动投切进行补偿。相对于线路无功补偿，配变低压侧补偿，可以减少无功电流经过配电变压器引起的损耗。配电网无功补偿配置如图1所示。

（3）用户终端无功补偿。用户侧并联电容器的就地补偿，实现用户终端无功就地补偿。这种方式补偿区域最大，效果也好。但它总的电容器安装容量比其他两种方式要大，电容器利用率也低。线路集中补偿和配变低压侧集中补偿的电容器容量相对较小，利用率也高，且能补偿变压器自身的无功损耗。[4]

根据投资及维护方便程度，推荐线路无功补偿和配变低压集中补偿的方式对线路低电压进行优化。但是配电线路的实际情况比较复杂，可根据实际情况确定补偿方式。

三、线路优化的实际案例

1.案例介绍

以永康市中压配电网典型长线路10kV岩后965线主干长度达到8.044km，线路过长，供电最远距离为铜山支线178#铜山村变供电距离，供电总长13.25km，供电半径过长；岩后965线主干线导线截面主要为185mm2，部分线路导线为LGJ-120导线，主干线路截面基本满足负荷发展需求，铜山支线导线型号为JKLYJ-50和LGJ-50，支线截面小于70mm2，截面偏小。

10kV岩后965线大运行方式下，末端电压为8.4kV，电压偏差-20%。线路功率因素为0.81，低于功率因数最低标准0.85；2013年功率因数最低时刻只有0.753，严重偏低。

2.线路的治理方案

（1）线路单点无功补偿。对岩后965线实施线路无功补偿，采取单点补偿方式。根据线路挂接负荷情况，岩后965线补偿位置为88#杆塔位置，无功补偿容量3000kvar。

利用潮流计算分析（牛拉法）对实施线路单点无功补偿后的效果进行分析计算，得出结果如表1所示。

表1 线路单点补偿方案评估

评价内容岩后965线

投资（万元） 6

最低电压（kV） 9kV

功率因数 0.99

管理、维护方便

（2）线路两点无功补偿。对岩后965线实施线路无功补偿，采取线路兩点补偿方式。根据线路挂接负荷情况。岩后965线补偿位置为60#杆塔和88#杆塔位置，无功补偿容量3000kvar。线路两点无功补偿后的效果计算结果如表2所示。

（3）线路三点无功补偿。岩后965线通过三点补偿补偿容量3000kvar。线路三点无功补偿后的效果计算结果如表3所示。