串联无功补偿技术对配网供电质量的改善

陈晓东

（国网内蒙古宁城县供电公司，内蒙古 宁城024200）

传统的提升配网供电质量的方式主要有有载调压器和并联无功补偿装置，有载调压器可以提升调压器安装点后端的电压，但是对调压器前端的电压影响较大，当线路后端电流增大，会拉低前端电压，使前端“低电压”问题更加严重；而并联无功补偿装置只适用于集中补偿，不能解决线路电压分布不合理的问题。通过对10 kV沙海西线和10 kV沙海东线加装串联无功补偿装置进行调压，串联无功补偿装置的容抗抵消线路本身的感抗，提高线路的输送能力；无功补偿装置的电容补偿量随负荷变化实时响应，具有“自适应”调节的特性。

1 基本概念及原理

1.1 串联无功补偿工作原理

按物理特性解释，串联补偿技术能补偿线路上的部分电抗，减少配电线路阻抗，从而“缩短了”线路物理长度，达到降低电压水平的目的。串联补偿后的线路同时也增加了线路物理意义上输送电流能力，增加了输送功率。

1.2 串联补偿与并联补偿比较

串联无功补偿技术可以有效解决有功功率引起的电压降落。而并联无功技术仅仅在铁路、钢厂和铝厂等功率因数较低的用户中应用较为广泛。目前农村农电设备已经逐步改变为电视机、电冰箱、空调、电磁炉、荧光灯等常用家用电器，这些设备功率因数较高。有功电流在低压配电线路电阻上的压降是造成线路末端电压低的主要原因。而此时台区配电变压器出线端电压并不低且有些台区处于过电压运行状态，如在安装并联无功补偿设备不能从根本上解决“低电压”问题，串联补偿却可以很好的解决“低电压”问题。

串联无功补偿的电容性电抗是与线路的电流呈正比关系。它的补偿过程是当线路电流增大时，线路补偿电压升高，线路末端电压下降；电容器上增大的电压上升程度正好与电感电抗的压降相补偿，因而串联补偿装置具有自行按需要调整末端电压的特点。

1.3 采用串联无功补偿的作用

一是提高补偿点线路沿线及线路末端电压水平，改善线路电压质量，有效缓解、解决配网供电质量差等问题；二是安装串联补偿装置后，电压质量未随供电电流的增加而降低，反而呈上升趋势，网损显著降低；三是提高配电线路始端功率因数。

2 串联无功补偿技术改善配网供电质量的分析

2.1 项目背景及线路情况

10 kV沙海东线主干线长13.085 km，线路接线模式为单辐射。线路主干线径主要为LGJ-240，线路最低为8.6 kV；10 kV沙海西线主干线长15.294 km，线路接线模式为单辐射。线路主干线径主要为LGJ-120，线路最低为8.5 kV。

10 kV沙海东线和10 kV沙海西线两条线路的特点为供电半径较长、负荷较重，线路沿线分布若干村庄和大型加工业，供电性质主要为工业负荷、灌溉负荷。线路负荷高峰期时，沿线有些台区出现低电压现象，无法满足农业生产、居民生活用电对电压质量的需求。线路负荷情况如表1所示。

表1 线路负荷情况表

2.2 串联无功补偿技术应用的效果分析

根据线路参数以及运行情况，考虑线路末端电压的改善效果在10 kV沙海东线的#170杆、10 kV沙海西线的#150杆分别加装一台HDSC-10串联电容补偿装置，以10 kV沙海西线为例，串补前后安装点不同负荷时，电压变化曲线和电压提升幅度如图1和图2所示。

图1 安装点补偿前后电压变化曲线

图2 电压提升幅度

从图1可以看出，在安装近1个月的时间内，线路电流负荷在200 A以上，补偿以后线路的电压均在10.0 kV以上；未加补偿以前线路在观测时间段内电压的平均值9.17 kV，加装串联补偿装置以后，电压平均值10.2 kV。

从图2电压提升幅度表中可以看出，线路在负荷较轻时，电压提升幅度较低，例如，在线路工作电流为222 A时，提升幅度为8.54%，线路电压提升812V，补偿后安装点的电压为10.449 kV；当线路负荷较重时，电压提升幅度较高；例如，在线路工作电流为300 A时，提升幅度为11.90%，线路电压提升1074 V，补偿后安装点的电压为10.217 kV；补偿后线路电压基本上控制在10 kV以上，随着夏季用电量的增加，线路负荷电流增大，串补的补偿效果会更加明显。

根据《关于改善农网电压质量与降低线损措施的探讨》或《合理调整运行电压降低电网损耗的计算》中提高供电电压降低电能损耗的计算公式。

10 kV沙海西线2021年5月份的供电量为310.35万kWh，高压线损率11.71%，根据补偿前后电压提高12.23%时，计算得出，线路综合线损为9.8%.降损效果为1.91%，根据5月份310.35万kWh的供电量计算，仅5月份的节电量为5.92万kWh。同理10 kV沙海东线5月份的节电量为1.5万kWh，串联无功补偿设备降损、节能效果显著。

4 结束语

串联无功补偿电技术不仅具有强大的应用功能，而且在电力系统建设中已经具有了日趋完善的应用，这种柔性交流输电装置在一定程度上提高了系统的稳定性，在电网建设中具有广阔的应用前景。尤其针对供电半径偏大、供电导线截面偏小、非线性负荷较多的配网供电质量差的问题得到有效地缓解。串联无功补偿电技术可以有效地改善线路末端电压水平、显著提高线路功率因数、显著降低线路有功损耗，有效提高受电侧电压合格率。