中壓長線路低電壓問題的綜合治理方法研究

陳路?袁建國?馬春生?王朝明?馬曾云

摘要：配電網電壓質量直接關系到電力系統的安全與經濟運行及電氣設備的使用壽命，電壓過低可能會引發電壓崩潰，造成大面積停電，還會降低設備的運行能力，增加設備運行能耗，燒毀用戶電動機，引起電燈功率下降。低電壓運行對供電部門及用電客戶都造成很大的負面影響，基于此對中壓長線路低電壓問題的綜合治理進行研究。

關鍵詞：中壓長線路；問題；綜合治理；方法研究

作者簡介：陳路（1969-），男，浙江永康人，國網浙江永康供電公司，工程師。（浙江 永康 321300）

中圖分類號：TM726 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）15-0253-02

隨著我國經濟的飛速發展，廣大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。配電網是直接向用電客戶供電的電力網絡，10kV配電線路的電壓質量顯得尤為重要，提高10kV配電線路電壓質量迫在眉睫。對電網公司而言，結合加強線路改造，提供線路運行功率因素，降低線路運行損耗，尤其對長距離配電線路有重要意義。

一、低電壓形成原因分析

低電壓的形成是由于多年配電網領域投入不足、專業技術及管理力量不強等多方面原因引起的。因此，首先要從規劃、改造、運行、服務等環節入手分析清楚具體的低電壓成因，從根源上進行整治，加強“低電壓”治理措施的科學性指導，避免“頭痛醫頭，腳痛醫腳”的治理措施，爭取采用最少的資金有效解決電壓過低的情況。從電網技術及管理層面分析，低電壓的主要成因有以下幾個方面：10kV線路過長，線路壓降過大；10kV線徑過細，設備老化，傳輸能力不足；配電線路和配變出現滿載或卡口；負荷峰谷差過大，饋線末端電壓變化幅度大；電壓變化劇烈，缺少調壓手段；缺少聯合調壓機制，配網電壓無動態調節能力；用戶無功補償多，缺少有效監管；實時量測裝置配置不足，無法進行分析管理[1]；表計量測不準，導致錯誤的電壓決策。對低電壓進行綜合治理很難采用一套標準方案進行實施，需要具體問題具體分析，通過定量分析及技術經濟分析對各治理方案進行優選比較，爭取以最少的資金投入得到最好的治理效果。

二、中壓長線路低壓線路問題的治理方法

目前對長線路低電壓的主要治理方案主要有以下幾種方式：供電半徑優化，縮短供電半徑，提高末端電壓；線路改造，更換大截面導線，提高線路輸送能力；無功補償優化，減少線路無功傳輸，提高電壓；有載調壓，提高電壓。在制定長線路電壓治理原則時首先對以上方案進行綜合對比分析，確立不同方案的適應性和經濟性。

1.供電半徑優化

供電半徑是影響電網結構是否合理的重要參數，配電網規劃設計中供電半徑的大小是一項重要的參考指標，供電半徑對電網的供電電壓質量優劣影響較大。對當前變電容量不足、負荷增長較快或電源點分布不合理的地區規劃建立新的電源點，將線路末端負荷進行負荷轉接，縮短線路供電半徑，可以有效提升線路末端電壓質量。[2]供電半徑分析思路：根據10kV線路首端電壓和末端電壓，通過理論潮流計算得到滿足末端電壓情況下各種中壓線路不同導線截面的最大供電半徑。使用這種方案進行優化可以縮短供電半徑，提升電壓，降低線路損耗，但是整體投資較大，需要考慮負荷發展情況及經濟上的可行性。更加適合在供電半徑過長、負荷較重、負荷發展較快的線路，具備新的電源分布或有新的電源規劃的地區。

2.線路改造

對線路實施整體改造，將小截面導線更換為大截面導線，增加線路輸送能力，提升線路末端電壓質量。使用這種方法對電網線路進行改造，可以提升線路供電能力，降低線路損耗，線路改造工程量大，建設投資大，需要考慮經濟上的可行性。對于導線截面偏小、負荷較重且負荷發展較快的線路比較適用。

3.無功補償優化

（1）線路無功補償。在線路中投入一定的電容器，采用固定或自動相結合的投入方式實現無功補償。一般現在采用的都是采用分組補償、自動投切的方式，線路補償最佳位置為線路負荷中心。[3]線路無功補償可根據需要選擇單點補償和多點補償，考慮運行維護便捷性補償點不宜過多，如果線路較長可根據負荷情況選擇兩處補償點。

線路無功補償容量配置，可按照以下公式計算：

其中：P，安裝點以下的有功功率；S，安裝點后配變總容量；η，線路的負載率；，線路最低功率因數；，安裝無功補償設備后需要達到的目標功率因數；QC，需要補償的無功容量。

（2）配變低壓側無功補償。為提高配電變壓器經濟運行效率，最大限度減少配電變壓器無功損耗，在配電變壓器低壓側安裝并聯補償電容器。補償容量根據具體情況確定，一般按變壓器容量的20%～30%配置，隨負荷變化自動投切進行補償。相對于線路無功補償，配變低壓側補償，可以減少無功電流經過配電變壓器引起的損耗。配電網無功補償配置如圖1所示。

（3）用戶終端無功補償。用戶側并聯電容器的就地補償，實現用戶終端無功就地補償。這種方式補償區域最大，效果也好。但它總的電容器安裝容量比其他兩種方式要大，電容器利用率也低。線路集中補償和配變低壓側集中補償的電容器容量相對較小，利用率也高，且能補償變壓器自身的無功損耗。[4]

根據投資及維護方便程度，推薦線路無功補償和配變低壓集中補償的方式對線路低電壓進行優化。但是配電線路的實際情況比較復雜，可根據實際情況確定補償方式。

三、線路優化的實際案例

1.案例介紹

以永康市中壓配電網典型長線路10kV巖后965線主干長度達到8.044km，線路過長，供電最遠距離為銅山支線178#銅山村變供電距離，供電總長13.25km，供電半徑過長；巖后965線主干線導線截面主要為185mm2，部分線路導線為LGJ-120導線，主干線路截面基本滿足負荷發展需求，銅山支線導線型號為JKLYJ-50和LGJ-50，支線截面小于70mm2，截面偏小。

10kV巖后965線大運行方式下，末端電壓為8.4kV，電壓偏差-20%。線路功率因素為0.81，低于功率因數最低標準0.85；2013年功率因數最低時刻只有0.753，嚴重偏低。

2.線路的治理方案

（1）線路單點無功補償。對巖后965線實施線路無功補償，采取單點補償方式。根據線路掛接負荷情況，巖后965線補償位置為88#桿塔位置，無功補償容量3000kvar。

利用潮流計算分析（牛拉法）對實施線路單點無功補償后的效果進行分析計算，得出結果如表1所示。

表1 線路單點補償方案評估

評價內容 巖后965線

投資（萬元） 6

最低電壓（kV） 9kV

功率因數 0.99

管理、維護 方便

（2）線路兩點無功補償。對巖后965線實施線路無功補償，采取線路兩點補償方式。根據線路掛接負荷情況。巖后965線補償位置為60#桿塔和88#桿塔位置，無功補償容量3000kvar。線路兩點無功補償后的效果計算結果如表2所示。

（3）線路三點無功補償。巖后965線通過三點補償補償容量3000kvar。線路三點無功補償后的效果計算結果如表3所示。

表3 線路三點補償方案評估

評價內容 巖后965線

投資（萬元） 18

最低電壓（kV） 9.1kV

功率因數 0.99

管理、維護 方便

根據以上分析結果，巖后965線通過無功優化手段不能達到治理目標要求。

（4）無功補償和線路調壓配合。對巖后965線進行配變低壓側無功補償和線路調壓配合方案進行治理，在線路88#位置上安裝一臺線路調壓器，調壓范圍為-5%～15%，檔位為7檔，線路調壓器安裝位置示意圖如圖3。同時對巖后965線配變低壓側進行無功補償，補償后效果如表4所示。

表4 巖后965線無功補償和線路調壓配合治理方案評估

評價內容 巖后965線

投資（萬元） 88

最低電壓（kV） 10.2kV

功率因數 0.97

管理、維護 一般

分析可知，巖后965線通過配變低壓側無功補償和線路調壓配合的治理方案，可以達到最佳效果。

四、結語

根據最佳治理效果方案，對巖后965線實施線路調壓和無功補償相結合的優化方案優化后的新樓電壓質量明顯提升，最低電壓達到10.2kV，且電壓波動小，電壓質量優化提升效果明顯，值得推廣應用。

參考文獻：

[1]申麗華.農村電網局部無功優化保質降損的研究[D].保定：華北電力大學，2002：92-93.

[2]李曉宇，邵躍平.淺談農村電網低電壓治理[J].電力需求側管理，2011，（2）：172-173.

[3]黃芷定，鄒玲玲.如何解決農村配電網低電壓問題的探討[J].中國西部科技，2010，（24）：284-285.

[4]何建偉.低壓電纜供電末端電壓降及有功損耗的計算[J].建筑電氣，2003，（4）：118-119.

（責任編輯：王祝萍）