配电网长线路低电压问题研究

2015-09-12傅旭华吴群雄龚华勇林旭义

浙江电力 2015年3期

傅旭华，吴群雄，龚华勇，林旭义

（1.国网浙江省电力公司经济技术研究院，杭州 310008；2.国网浙江省电力公司丽水供电公司，浙江丽水 323000；3.国网浙江丽水市莲都区供电公司，浙江丽水 323000；4.国网浙江青田县供电公司，浙江青田 323900）

电压是电能质量的重要指标，电压质量对电网稳定及电力设备安全经济运行、工农业安全生产和人民生活用电都有直接影响。局部地区存在配电网线路较长、线径较细、带载能力差等问题。随着社会经济的发展，用电负荷不断增加，部分地区线路电压低于国家标准，甚至出现设备不能正常使用的情况。为了保证广大用户的用电质量，配电网长线路低电压问题的研究就显得很有必要。

1 配电网电压调节的主要方法

国家标准GB/T 12325《电能质量供电电压偏差》中规定：35kV及以上供电电压正、负偏差的绝对值之和不超过标称电压的10%；20kV及以下三相供电电压偏差为标称电压的±7%；220 V单相供电电压偏差为标称电压+7%，-10%。

小水电大多分布在远离负荷中心的山区，这些区域电网网架普遍存在10kV或者35kV变电站布点稀少、输变电设备陈旧且供电半径大、负荷分散等问题，直接导致含小水电的配电系统运行不稳定、电压无功分布随季节变化大幅波动。山区小水电是直接以“串灯笼”的方式挂接在10kV配电线路上，当水电发电较多时，线路末端电压严重偏高；在枯水期时由于没有小水电的支撑作用，过长的供电半径又会导致线路末端电压偏低。

针对10kV配电线路目前存在的低电压问题，采取的主要措施有：新建变电站；新建小水电专线；变压器有载调压；补偿无功功率；补偿无功功率+双向馈线自动调压器。表1列出了上述电压调节措施的主要作用及其缺点。

表1 各种电压调节方法对比

新建变电站投资太大、工期长、投运之后的人工费及维护费用也很高；而新建小水电线路一则投资较大，二则只能解决特定区域的电压问题，覆盖面积较小；主变压器（简称主变）有载调压只能解决线路前端靠近变电站的电压问题，对于供电半径较长的线路，其中后端的电压问题仍然无法得到解决；而仅仅补偿无功功率，或者仅使用调压器，在重负荷期，则无法达到国标规定的电压标准；相比于这几种低电压治理方案，无功补偿与调压器结合的方法，不仅投资小、周期短、见效快、使用灵活而且在负荷较重时，也能保持电压在规定的范围内。

浙江青田高市175线属于农网线路，主干线的线型为LGJ-95（18.84 km），线路上T接有3个水电站，水电站升压变压器容量分别为麻埠电站640 kVA、高市电站1000 kVA和西源电站1260 kVA。

为了解决线路枯水期电压低、丰水期电压高的问题，2009年在青田高市175线路主干线54号杆与55号杆之间安装了1台BSVR（双向馈线自动调压器），投运后效果良好；但在枯水期及负荷较重时，线路功率因数较低，调压效果一般。

结合高市175线目前的实际运行情况，认为再加装1台DWK（线路无功补偿装置）是目前最经济有效的调压手段。

2 运行效果分析

配电网中线路电压损耗的大小取决于电压降落的纵分量ΔU：

式中：R为线路等值电阻；X为线路等值电抗；P为线路输送的有功功率；Q为线路输送的无功功率；U为线路运行电压。

高市175线相关参数如表2所示。为了便于工程计算，高市175线负荷的等效图如图1所示。

表2 高市175线路参数

图1 高市175线等效负荷

按照负荷等效图，假设安装设备前后，变电站出口电压、系统有功及无功功率保持不变，将线路相关参数代入式（1），计算枯水期及丰水期各点电压，计算结果如表3和表4所示。

表3 枯水期高市175线各点理论计算电压

表3、表4的理论计算结果表明，采用BSVR能够解决高市175线存在的电压问题，但在枯水期负荷重时，线路末端电压处在合格边缘，加装DWK后，BSVR及DWK二者相互配合综合调节，能够解决枯水期负荷重时的线路末端电压不合格问题，使得整条线路在各个时期电压都处在合格范围内。

表4 丰水期高市175线各点理论计算电压

3 设备运行及实测分析

3.1DWK及BSVR设备

DWK主要用于6kV与10kV配电线路中，可根据电压、时间、功率因数、无功功率等参数，利用微机技术控制并联电容器组的投切，减少无功电流在配电线路中间的流动，从而达到提高功率因数、降低线损、改善电压质量等目的。该装置主要由智能控制器、电容器、真空接触器、电流互感器、电压互感器、避雷器、跌落式熔断器等部件组成。

DWK的智能控制器采集线路实时电压和电流，经过控制器运算处理，发出投切电容器指令，控制真空接触器分合，从而实现对电容器的自动投切。户外跌落式熔断器对装置进行短路保护，一旦装置内部有短路故障，熔断器立即熔断，防止装置故障扩大，避免对线路造成损害。

BSVR是一种自动跟踪输入电压变化而保证其输出电压稳定的三相双方向调压装置，广泛运用于6kV，10kV以及35kV供电系统中，在±20%的范围内对输入电压进行自动调节。BSVR双向步进式电压调整器，由内部控制器、潮流识别器件及档位采样回路、分接开关控制回路等构成。潮流方向识别器件将电流信号和电压信号采入后进行比较判断，根据不同的潮流方向控制分接开关动作，始终保持BSVR输出端电压恒定。

3.2 设备运行及实测分析

为了验证设备投入后的使用效果，BSVR及DWK投运前后，对线路各点进行电压实地测量。

在枯水期，BSVR及DWK投运前后线路各点电压如表5所示。

表5 枯水期高市175线各点实测电压

实测结果表示，枯水期时，通过安装BSVR及DWK综合调节后，主干线末端及各支线上的电压都得到了提高，解决了线路电压不合格的问题，保证了枯水期时线路上用户用电的质量。

在丰水期时，线路电压偏高，主要通过BSVR调节线路电压，BSVR及DWK投运前后线路各点电压如表6所示。

表6 丰水期高市175线各点实测电压

实测结果表明，通过BSVR及DWK综合调节后，安装点的电压可以稳定输出在9.6kV左右，线路各点电压均有所降低，如主干线末端由安装调压器前的12.04kV降为安装后的9.89kV。

3.3 小水电发电对线路电压的影响

根据近3个月的监测，设备运行状态良好，在丰水期电压调节效果明显，电压基本保持在合格范围内，线路上客户反映电压质量合格，未出现以前因小水电发电导致线路电压过高的情况。枯水期时，电能主要由变电站提供，经线路首端BSVR调节，使得线路出口电压稳定在9.8kV左右，但由于线路较长，后端用户在负荷较重时，会出现电压越下限的情况；DWK投运后，经BSVR和DWK综合调节，使得线路出口电压稳定在10.3kV左右，保证整条线路在枯水期负荷较重时电压合格。

在调压设备安装前后分别对线路小水电满功率发电和不发电时，线路电压进行实地测试，测试数据见图2和图3。