詔安地區(qū)農(nóng)網(wǎng)饋線低電壓治理的無功擴展規(guī)劃

張傳永　黃添印　黃國華

摘 要：采用最大、平均、最小三種典型負荷水平模擬橋洪線一年的運行狀態(tài)，對低壓無功補償裝置分別采用就地控制策略和廣域控制策略的農(nóng)網(wǎng)饋線無功擴展規(guī)劃方案進行了研究。針對就地控制策略下優(yōu)化現(xiàn)有低壓無功補償設備的分組容量、新增低壓無功補償設備、提高專變功率因數(shù)的情況，廣域控制策略下新增無功補償設備的情況，分別進行了技術經(jīng)濟指標評估。對比結(jié)果表明，采用廣域控制策略進行農(nóng)網(wǎng)饋線無功擴展規(guī)劃帶來的技術經(jīng)濟效益明顯優(yōu)于就地控制策略。

關鍵詞：農(nóng)網(wǎng)饋線；低電壓；無功擴展規(guī)劃；就地控制；廣域控制

引言

在配電網(wǎng)內(nèi)進行無功補償是改善電能質(zhì)量和降損節(jié)能的有效手段之一，對配電網(wǎng)的安全、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟運行起著重要的作用。相對于農(nóng)村電網(wǎng)用電量的快速增長，農(nóng)村配電網(wǎng)建設的速度明顯滯后，現(xiàn)有無功補償容量不足、無功補償設備分布不合理、投運率不高，導致大量農(nóng)網(wǎng)饋線低電壓的問題十分嚴重[1]。合理地進行無功補償?shù)臄U展規(guī)劃能夠有效地改善低電壓現(xiàn)狀，獲得巨大的技術經(jīng)濟效益。

目前，詔安地區(qū)用電量迅速增長、無功補償能力不足等問題導致其農(nóng)網(wǎng)饋線電壓合格率偏低，線損偏大。文章以詔安地區(qū)橋洪線為例，選取最大、平均、最小三種典型負荷水平模擬橋洪線一年的運行狀態(tài)，對其低壓無功補償裝置的擴展規(guī)劃方案進行探討，以期達到提高饋線電壓合格率以及降低網(wǎng)損的效果，改善橋洪線低電壓的狀況。

1 橋洪線就地控制策略下的無功擴展規(guī)劃

實測數(shù)據(jù)表明，橋洪線存在低電壓問題的配變大部分集中在饋線末端。橋洪線目前安裝有低壓無功自動補償裝置10臺，其容量為80kvar/臺，10kV桿上無功自動補償裝置2臺，其容量為300kvar/臺，均采用就地控制策略，統(tǒng)計結(jié)果表明：橋洪線全年電壓合格率為77.31%，線損率為12.82%。

1.1 就地控制策略下優(yōu)化現(xiàn)有補償設備的分組容量

橋洪線作為典型的農(nóng)網(wǎng)線路，其單個配變下負荷的無功需求較小，而低壓無功補償裝置分組容量為40kvar/組。實測負荷數(shù)據(jù)表明：按照就地控制策略，低壓電容器在最大負荷水平下的投入容量仍然非常小，甚至不投入。因此，考慮減小低壓補償設備的分組容量。

1.2 就地控制策略下新增低壓無功補償設備

在現(xiàn)有低壓無功補償設備采用就地控制策略，且容量為40kvar/組*2組的前提下，新增低壓無功補償設備。

以單臺配變就地無功需求計算補償容量，根據(jù)《國家電網(wǎng)公司電力系統(tǒng)無功補償配置技術原則》規(guī)定，配變的無功補償裝置容量可按變壓器最大負載率為75%，負荷自然功率因數(shù)為0.85考慮，補償?shù)阶儔浩髯畲筘摵蓵r其高壓側(cè)功率因數(shù)不低于0.95[2]。由此可以確定新增無功補償設備的補償容量。

新增無功補償裝置采用低壓電容器，選取容量大于100kVA且注入無功對網(wǎng)損靈敏度較大的公用配變作為新增補償點，按照新增補償點靈敏度系數(shù)由大到小的順序，在大容量公用配變低壓側(cè)依次安裝低壓無功補償設備。不同分組容量下帶來的最大年綜合效益如表2所示。

由表2看出，分組容量取為5kvar/組時，能帶來年綜合效益1.86萬元。由于新增補償設備仍采用就地控制策略，而單臺公用配變下的就地無功需求較小，導致新增電容器投運率仍然較低，對饋線電壓合格率和線損率的改善效果有限，帶來的年綜合效益較小。

1.3 就地控制策略下建議提高專變的功率因數(shù)標準

橋洪線上公變有26臺，專變有104臺，專變數(shù)量占饋線配變總數(shù)量的80%。由以上分析可以看出，在公變低壓側(cè)新增無功補償設備并采用就地補償控制策略后，其功率因數(shù)均能達到0.95以上，能夠起到一定的提高電壓合格率和降低線損的效果。對于專變，根據(jù)《國家電網(wǎng)公司農(nóng)村電網(wǎng)電壓質(zhì)量和無功電力管理辦法》中規(guī)定，配電變壓器低壓側(cè)功率因數(shù)不低于0.85，但在該功率因數(shù)標準下，饋線中仍有大量無功功率流動來滿專變的無功需求，導致饋線電壓降落偏大，線損偏大。

2 橋洪線廣域控制策略下的無功擴展規(guī)劃

低壓無功補償裝置的廣域控制策略是把設置在配電變壓器低壓側(cè)的電容器作為無功電源，通過配電變壓器向主干線路輸送無功功率，達到控制補償點附近一片區(qū)域的電壓水平的目的。如果在若干臺配電變壓器低壓側(cè)裝設低壓無功補償裝置，則通過裝置之間的協(xié)調(diào)控制，就可實現(xiàn)饋線無功功率的分區(qū)平衡[3]。

2.1 在現(xiàn)有補償裝置下采用廣域控制策略

橋洪線單臺配變下的就地無功需求較小，而從橋洪線關口的整體情況來看，其無功需求較大且大量專變的無功需求由饋線關口提供。因此，考慮公用配變的低壓無功補償裝置采用廣域控制策略。現(xiàn)有桿上無功補償量遠大于低壓無功補償量，考慮以桿上無功補償所在位置為中心確定分區(qū)的個數(shù)，以各區(qū)域內(nèi)基本實現(xiàn)無功區(qū)域平衡，區(qū)域之間流動的無功功率最小為原則，將橋洪線劃分為三個區(qū)域。

現(xiàn)有低壓無功補償設備采用廣域控制策略后，需要考慮安裝廣域控制設備的成本，包括TDS配電監(jiān)控后臺軟件費用、配電終端軟件升級費用、無線模塊費用、電容器控制模塊升級費用等，其使用壽命設為10年。

看出橋洪線無功補償量嚴重不足，因此考慮新增低壓無功補償設備。選取容量大于100kVA且靈敏度較大的公用變壓器作為新增補償點，對于已安裝低壓補償設備的配變根據(jù)其容量大小可以適當增加補償容量。

為了滿足區(qū)域內(nèi)無功需求，根據(jù)《國家電網(wǎng)公司電力系統(tǒng)無功補償配置技術原則》，考慮按照配變?nèi)萘康?0%配置低壓無功補償電容器。由于區(qū)域內(nèi)的無功需求波動較大，為了減少電容器的動作次數(shù)，分組容量宜取為40kvar/組。

新增低壓無功補償設備以后，按照新增補償點所在處注入無功對網(wǎng)損的靈敏度系數(shù)由大到小的順序進行補償設備的投切，同時校核該補償設備所在配變低壓側(cè)電壓不能越限。

3 結(jié)束語

文章針對詔安地區(qū)橋洪線出現(xiàn)的低電壓問題，對其配變低壓側(cè)無功補償設備分別采用就地無功補償策略和廣域控制策略的擴展規(guī)劃方案進行了分析和探討。相對于就地控制策略，采用廣域控制策略能更為明顯地提高低壓無功補償設備的利用效率、改善農(nóng)網(wǎng)饋線的電壓質(zhì)量、降低網(wǎng)損，具有廣泛的推廣應用價值。

參考文獻

[1]徐鄭.配電網(wǎng)10kV饋線及配變的無功規(guī)劃研究[D].重慶：重慶大學，2005.

[2]國家電網(wǎng)公司生[2004]435號.國家電網(wǎng)公司電力系統(tǒng)無功補償配置技術原則[S].2004.

[3]顏偉，趙科，趙霞，等.基于局部量測的配網(wǎng)饋線廣域無功優(yōu)化控制方法[J].電力系統(tǒng)保護與控制，2013，41（14）：87-91.