长线路电压质量的改善措施探讨分析

电力18讯：    
　　降损节能和提高电能质量一直是电力企业追求的目标，经过几年大规模的电网建设与改造，10kV配电网已得到极大的改善。由于自然地理条件和投资收益等原因，少数偏远地区的10kV线路供电半径仍然超出国家标准。随着我国经济的飞速发展，广大农村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，提高电能质量迫在眉睫。

　　目前，青岛供电公司仍存在少量的10kV长线路，通过单纯加装电容器不能全面提高其电压质量。利用馈线自动调压器和SVC静止无功补偿装置对10kV配电网线路进行综合治理，使运行期间线路末端电压质量得到极大的改善，线路功率因数也有了明显的提高，新技术的应用为改善10kV配电网电能质量和降损节能探索了一条新的途径。

1、线路现状简介

　　青岛供电公司崂山供电部的10kV河东线由于地处山区，受自然地理条件的影响，其供电半径过长，从而使末端供电电压偏低，线损居高不下，影响了正常的供电质量和电网的经济运行。

　　10kV河东线为35kV北宅变电站出线，线路末端为地处北九水风景区的观崂村，线路全长46.12km，主干线18km左右，全线为铝质绝缘导线(JKLYJ)。该线路正常负荷为190A左右，高峰负荷为250A左右，高荷时功率因数为0.89左右。该线路在变电站出口电压正常，平均值为10.3kV，正常负荷时段，中段电压约为9.7kV，末端电压约为9.5kV。高峰负荷时段，中段电压约为9.4kV，末端电压约为9.0kV，严重情况时，仅为8.6kV左右。

2、线路安装设备简介

　　根据线路的现状，2007年12月中旬至2008年1月中旬，在线路上安装了两台测量装置，以搜集数据，寻求技术上和经济上的最优方案。装置自动测量了线路的电压、电流、无功功率、功率因数等值并记录整点数据，根据这些数据进行分析，最终选择在主干线的145号杆安装馈线自动调压器(以下简称调压器)，容量为4000kVA，调压范围为-5%～+15%，档位为7档，在主干线133号杆，选用SVC静止无功补偿装置，选择的补偿容量为600kvar(静补600kvar+动补500kvar)，即电容器的容量为600kvar，可控电抗器的容量为500kvar，补偿容量在100kvar~600kvar之间连续动态可调。

2.1馈线自动调压器

　　馈线自动调压器(SVR)是一种自动跟踪输入电压变化而保证其输出电压稳定的装置，它可以广泛运用于6kV、10kV以及35kV供电系统中，在20%或30%的范围内对输入电压进行自动调节。SVR安装在距线路首端1/2处或2/3处(电压波动严重)可以使线路的电压质量得到保证。SVR主要由自动调压控制器、三相自耦式变压器、三相有载分接开关三部分组成。对功率因数较低的线路安装自动无功补偿装置与自动调压器配合使用，能够达到降损节能、改善电能质量的目的。

2.2SVC静止无功补偿装置

　　静止无功补偿器的作用是连续而迅速地控制无功功率，即以快速的响应，通过发出或吸收无功功率来控制它所连接的输电系统的节点电压。

　　静止无功补偿器(SVC)先后出现过不少类型，目前来看，有发展前途的主要有直流助磁饱和电抗器型、可控硅控制电抗器型和自饱和电抗器型3种。

　　将新型直流偏磁的磁阀式可控电抗器应用于无功补偿装置(即MCR型SVC)，该类可控电抗器较相控电抗器和高阻抗变压器型可控电抗器具有输出谐波小、结构简单、可靠性高?价格低廉?占地面积小等显著优点，是高压和超高压电网理想的动态补偿装置。磁控电抗器(MCR)在保持相控电抗器(TCR)优点的同时,克服了TCR电抗器的缺点。采用磁控式，可对系统无功进行连续调节，使整个SVC系统可靠性极高，20年免维护。应用自耦励磁和极限磁饱和先进技术，不仅使所产生的谐波大大减少，而且有功损耗低、响应速度快、无电磁辐射。

　　这种补偿装置既具备了杆上固定和分组无功补偿的优点，同时，它又能根据系统无功功率的变化，随时调整电容器容量的大小，实现了连续动态调节。

　　调压设备和无功补偿设备分别于2008年6月底和2008年10月初正式投入使用。

3、调压器运行分析

　　调压器安装后，线路电压有了很大的改善，2008年7月下旬对设备进行巡视时发现，调压器的输入电压仅有9.1kV左右，调压器运行在5档，经调压器升压后，电压调整到9.8kV左右，可以看出调压器运行良好，调压效果明显。

　　2008年10月上旬，对调压器的控制部分进行了升级改造，新的控制系统可以自动记录设备的动作时间及动作前后的电压，记录整点电压，档位等数据，而且可以统计每天的最高最低电压、最大最小电流及其出现的时间，表1为日统计数据。

4、无功补偿设备运行分析

　　设备于2008年10月12日正式投入运行，可以看到安装SVC静止无功补偿装置后线路功率因数有了明显的改善，线路无功功率降低，损耗大大减少。

5、经济效益分析

5.1调压器经济效益分析

　　从调压器安装点到线路末端的距离约为8.7km左右，输电线路为JKLYJ-95型导线，线路电阻R=0.32×8.7=2.784Ω，选取7月份负荷较重时期的数据，安装点电压为9.1kV，经调压后变为9.8kV，将基准电压升高后，大致可以将电压调整至10.3kV，则有节能计算ΔP=21.6kW。

　　去掉调压器的最大损耗6kW，节能为15.6W，考虑到冬季电压较好，该季节调压器动作调压范围较小，故全年按照260天计算，则设备一年总节电量：P=15.6×260×24=97344(kWh)，每度电按0.5元计算，单台设备年直接经济效益约4.9万元。

5.2无功补偿设备经济效益分析

　　安装点距离变电站大约8.9km，线型JKLYJ-120(5.889km)，JKLYJ-95(3.011km)，查表得JKLYJ-120线路每km的电阻为0.253Ω,电抗为0.343Ω;JKLYJ-95线路每km的电阻为0.32Ω，电抗为0.35Ω。

　　安装无功补偿设备前，线路最大有功月平均功率为3030kW，功率因数平均为0.9，计算线路的损耗为P=261.8kW。

　　安装无功补偿设备后，功率因数平均为0.98，假设线路传输的有功功率不变，计算线路的损耗为P’=220.8kW。

　　代入计算得由补偿前后相关数据的变化中可以看到，安装无功补偿设备后，线路的损耗大约减少41kW，考虑到冬季功率因数较好，该季节电容投运时间可能很短，故全年按照220天计算，每度电按照0.5元计算，一年可产生经济效益

6、结语

　　由设备的现场运行可以看出，馈线自动调压器能根据线路电压波动情况及时跟踪调节，确保线路电压合格;SVC静止无功补偿装置能根据线路的无功变化进行连续动态补偿，确保无功补偿的精细度，有效的降低线损;无功补偿装置可提高线路功率因数，降低线损，但对于提高线路电压有限，电压波动的问题应采用馈线自动调压器来解决。

　　馈线自动调压器和10kV线路自动无功补偿装置配合使用，既可提高线路功率因数，也可确保线路电压合格。该实施方案非常成功有效地解决了10kV线路电压薄弱环节存在的各种问题，且经济易行，值得推广。