長線路電壓質量的改善措施

引言

降損節能和提高電能質量一直是電力企業追求的目標，經過幾年大規模的電網建設與改造，10kV配電網已得到極大的改善。由於自然地理條件和投資收益等原因，少數偏遠地區的10kV線路供電半徑仍然超出國家標準。隨著我國經濟的飛速發展，廣大農村用戶對用電質量要求越來越高，電壓質量對電網穩定及電力設備安全運行、線路損耗、工農業安全生產、產品質量和人民生活用電都起著直接的影響，提高電能質量迫在眉睫。

目前，青島供電公司仍存在少量的10kV長線路，通過單純加裝電容器不能全面提高其電壓質量。利用饋線自動調壓器和SVC靜止無功補償裝置對10kV配電網線路進行綜合治理，使運行期間線路末端電壓質量得到極大的改善，線路功率因數也有了明顯的提高，新技術的應用為改善10kV配電網電能質量和降損節能探索了一條新的途徑。

1 線路現狀簡介

青島供電公司嶗山供電部的10kV河東線由於地處山區，受自然地理條件的影響，其供電半徑過長，從而使末端供電電壓偏低，線損居高不下，影響了正常的供電質量和電網的經濟運行。

10kV河東線為35kV北宅變電站出線，線路末端為地處北九水風景區的觀嶗村，線路全長46.12km，主幹線18km左右，全線為鋁質絕緣導線(JKLYJ)。該線路正常負荷為190A左右，高峰負荷為250A左右，高荷時功率因數為0.89左右。該線路在變電站出口電壓正常，平均值為10.3kV，正常負荷時段，中段電壓約為9.7kV，末端電壓約為9.5kV。高峰負荷時段，中段電壓約為9.4kV，末端電壓約為9.0kV，嚴重情況時，僅為8.6kV左右。

2 線路安裝設備簡介

根據線路的現狀，2007年12月中旬至2008年1月中旬，在線路上安裝了兩台測量裝置，以搜集數據，尋求技術上和經濟上的最優方案。裝置自動測量了線路的電壓、電流、無功功率、功率因數等值並記錄整點數據，根據這些數據進行分析，最終選擇在主幹線的145號桿安裝饋線自動調壓器(以下簡稱調壓器)，容量為4000kVA，調壓範圍為-5% ～ +15%，檔位為7檔，在主幹線133號桿，選用SVC靜止無功補償裝置，選擇的補償容量為600kvar(靜補600kvar+動補500kvar)，即電容器的容量為600kvar，可控電抗器的容量為500kvar，補償容量在100kvar~600kvar之間連續動態可調。

2.1 饋線自動調壓器

饋線自動調壓器(SVR)是一種自動跟蹤輸入電壓變化而保證其輸出電壓穩定的裝置，它可以廣泛運用於6kV、10kV以及35kV供電系統中，在20%或30%的範圍內對輸入電壓進行自動調節。SVR安裝在距線路首端1/2處或2/3處(電壓波動嚴重)可以使線路的電壓質量得到保證。SVR主要由自動調壓控制器、三相自耦式變壓器、三相有載分接開關三部分組成。對功率因數較低的線路安裝自動無功補償裝置與自動調壓器配合使用，能夠達到降損節能、改善電能質量的目的。

2.2 SVC靜止無功補償裝置

靜止無功補償器的作用是連續而迅速地控制無功功率，即以快速的響應，通過發出或吸收無功功率來控制它所連接的輸電系統的節點電壓。靜止無功補償器(SVC)先後出現過不少類型，目前來看，有發展前途的主要有直流助磁飽和電抗器型、可控硅控制電抗器型和自飽和電抗器型3種。

將新型直流偏磁的磁閥式可控電抗器應用於無功補償裝置(即MCR型SVC)，該類可控電抗器較相控電抗器和高阻抗變壓器型可控電抗器具有輸出諧波小、結構簡單、可靠性高?價格低廉?佔地面積小等顯著優點，是高壓和超高壓電網理想的動態補償裝置。磁控電抗器(MCR)在保持相控電抗器(TCR)優點的同時,克服了TCR電抗器的缺點。採用磁控式，可對系統無功進行連續調節，使整個SVC系統可靠性極高，20年免維護。應用自耦勵磁和極限磁飽和先進技術，不僅使所產生的諧波大大減少，而且有功損耗低、響應速度快、無電磁輻射。

這種補償裝置既具備了桿上固定和分組無功補償的優點，同時，它又能根據系統無功功率的變化，隨時調整電容器容量的大小，實現了連續動態調節。

調壓設備和無功補償設備分別於2008年6月底和2008年10月初正式投入使用。

3 調壓器運行分析

調壓器安裝後，線路電壓有了很大的改善，2008年7月下旬對設備進行巡視時發現，調壓器的輸入電壓僅有9.1kV左右，調壓器運行在5檔，經調壓器升壓後，電壓調整到9.8kV左右，可以看出調壓器運行良好，調壓效果明顯。

2008年10月上旬，對調壓器的控制部分進行了升級改造，新的控制系統可以自動記錄設備的動作時間及動作前後的電壓，記錄整點電壓，檔位等數據，而且可以統計每天的最高最低電壓、最大最小電流及其出現的時間，表1為日統計數據。

4 無功補償設備運行分析

設備於2008年10月12日正式投入運行，可以看到安裝SVC靜止無功補償裝置後線路功率因數有了明顯的改善，線路無功功率降低，損耗大大減少。

5 經濟效益分析

5.1 調壓器經濟效益分析

從調壓器安裝點到線路末端的距離約為8.7km左右，輸電線路為JKLYJ-95型導線，線路電阻 R=0.32×8.7=2.784Ω，選取7月份負荷較重時期的數據，安裝點電壓為9.1kV，經調壓後變為9.8kV，將基準電壓升高後，大致可以將電壓調整至10.3kV，則有節能計算ΔP=21.6 kW。

去掉調壓器的最大損耗6kW，節能為15.6W，考慮到冬季電壓較好，該季節調壓器動作調壓範圍較小，故全年按照260天計算，則設備一年總節電量：P=15.6×260×24=97344(kWh)，每度電按0.5元計算，單台設備年直接經濟效益約4.9萬元。

5.2 無功補償設備經濟效益分析

安裝點距離變電站大約8.9km，線型JKLYJ-120(5.889km)，JKLYJ-95(3.011km)，查表得JKLYJ-120線路每km的電阻為0.253Ω,電抗為0.343Ω;JKLYJ-95線路每km的電阻為0.32Ω，電抗為0.35Ω。

安裝無功補償設備前，線路最大有功月平均功率為3030kW，功率因數平均為0.9，計算線路的損耗為P=261.8 kW。

安裝無功補償設備後，功率因數平均為0.98，假設線路傳輸的有功功率不變，計算線路的損耗為P=220.8 kW。

代入計算得 由補償前後相關數據的變化中可以看到，安裝無功補償設備後，線路的損耗大約減少41kW，考慮到冬季功率因數較好，該季節電容投運時間可能很短，故全年按照220天計算，每度電按照0.5元計算，一年可產生經濟效益

6 結語

由設備的現場運行可以看出，饋線自動調壓器能根據線路電壓波動情況及時跟蹤調節，確保線路電壓合格;SVC靜止無功補償裝置能根據線路的無功變化進行連續動態補償，確保無功補償的精細度，有效的降低線損;無功補償裝置可提高線路功率因數，降低線損，但對於提高線路電壓有限，電壓波動的問題應採用饋線自動調壓器來解決。

饋線自動調壓器和10kV線路自動無功補償裝置配合使用，既可提高線路功率因數，也可確保線路電壓合格。該實施方案非常成功有效地解決了10kV線路電壓薄弱環節存在的各種問題，且經濟易行，值得推廣。

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