中壓10kV配電線路經(jīng)串補(bǔ)后不同負(fù)載率效果分析

余紹峰　胡葉舟　徐歌

摘 要：串補(bǔ)技術(shù)應(yīng)用于輻射型配電線路中，能夠有效改善線路末端電壓不合格的情況。本文針對(duì)10kV配電串聯(lián)線路，通過線路不同負(fù)載率下的效果分析表明，固定串補(bǔ)具有明顯的負(fù)荷自適應(yīng)性，在穩(wěn)定重載線路能夠獲得理想的補(bǔ)償效果，但在負(fù)荷變動(dòng)較大的輕載線路可能導(dǎo)致補(bǔ)償點(diǎn)前方線路電壓異常升高，要認(rèn)真地進(jìn)行分析計(jì)算，設(shè)定合理的投切參數(shù)。

關(guān)鍵詞：串補(bǔ) 負(fù)載率 補(bǔ)充效果

中圖分類號(hào)：TM714 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）08（a）-0073-02

配電網(wǎng)是整個(gè)供電系統(tǒng)的末端環(huán)節(jié)，距離電網(wǎng)中無功電源最遠(yuǎn)，無功最難保障，而同時(shí)配網(wǎng)又對(duì)無功有較大需求[1]。再加上由于電壓等級(jí)最低，10kV配網(wǎng)中等量電能的傳輸帶來的電能損失和電壓降落都要高于其他電壓等級(jí)的電力網(wǎng)絡(luò)。目前我國(guó)配電網(wǎng)面對(duì)的最主要問題是電壓質(zhì)量難以保證。采取有效措施改善配電網(wǎng)電壓質(zhì)量是非常有必要的，而串聯(lián)補(bǔ)償技術(shù)作為20世紀(jì)發(fā)展起來的新興技術(shù)，其主要應(yīng)用范圍是高壓長(zhǎng)距離輸電線路和電氣化鐵路供電系統(tǒng)[2，3]。目前國(guó)內(nèi)已經(jīng)廣泛認(rèn)可串補(bǔ)技術(shù)作為一種能夠提高線路輸送能力和改善線路運(yùn)行狀況的經(jīng)濟(jì)而有效的技術(shù)大規(guī)模應(yīng)用于超高壓遠(yuǎn)距離輸電系統(tǒng)，近年來，串聯(lián)補(bǔ)償技術(shù)在配電線路的應(yīng)用也漸漸進(jìn)入不少國(guó)內(nèi)電力從業(yè)者的視野。國(guó)內(nèi)一些實(shí)踐工程表明，串補(bǔ)技術(shù)應(yīng)用于輻射型配電線路中，能夠有效改善線路末端電壓不合格的情況[4，5]。

1 固定串聯(lián)補(bǔ)償?shù)幕驹?/p>

一條輻射型配電線路模型，電源側(cè)電壓為，配電線路等值電阻為，等值電抗為，負(fù)荷側(cè)電壓為，負(fù)荷功率為。在線路加上串聯(lián)補(bǔ)償之后，記負(fù)荷側(cè)電壓抬升至。增加串補(bǔ)后 線路上的壓降變?yōu)椋?/p>

2 同一補(bǔ)償點(diǎn)同一串補(bǔ)度不同負(fù)載率效果分析

本節(jié)分析典型10kV配電線路安裝串補(bǔ)后負(fù)荷變化對(duì)線路電壓帶來的影響。設(shè)置線路首端電壓為10.5kV，線路滿載負(fù)荷為4.5MW，功率因數(shù)為0.84。線路全長(zhǎng)18km，設(shè)置補(bǔ)償點(diǎn)為全長(zhǎng)50%處，串補(bǔ)度2.2。線路負(fù)荷在不同負(fù)載水平下線路電壓變化如圖1所示。

由圖1可知，串補(bǔ)度確定后，隨著負(fù)荷減小，線路參數(shù)整體開始漸漸由感性偏向于容性，因而電壓降落越來越緩，直至負(fù)荷降至一定程度后，線路電壓開始升高。但直到線路負(fù)載率減少至40%時(shí)，線路電壓仍然都在調(diào)壓范圍內(nèi)。

由于絕大多數(shù)情況下線路負(fù)荷為感性，而串補(bǔ)電容為純?nèi)菪裕瑒t與異號(hào)；而不管是架空裸線還是電纜線，其單位長(zhǎng)度的感抗都在數(shù)值上略大于電阻值。因此，隨著負(fù)荷減小，一定會(huì)存在一點(diǎn)使得公式（1）的計(jì)算結(jié)果為零。高負(fù)載率運(yùn)行時(shí)，明顯大于，則公式（1）的計(jì)算結(jié)果為正，即線路電壓會(huì)有所下降。隨著負(fù)載率下降，、和都會(huì)減小，則也在逐漸減小，并且減小的幅度也在慢慢下降。表現(xiàn)為線路電壓壓降小并且電壓沿線分布曲線越來越平緩。當(dāng)減小至從數(shù)值上小于后，與將呈異號(hào)相加，則減小的幅度將更加緩慢，直到兩者相加為零，將會(huì)出現(xiàn)這段線路電壓壓降為零的現(xiàn)象。隨后，隨著線路負(fù)荷進(jìn)一步減小，將開始呈負(fù)值，沿線電壓開始升高，表現(xiàn)為這段線路電壓沿線分布曲線開始明顯上翹。表1列出了負(fù)載率分別為100%、80%、30%和20%時(shí)上述幾項(xiàng)參數(shù)的對(duì)比，以作驗(yàn)證。

當(dāng)線路負(fù)荷下降至滿載負(fù)荷的30%時(shí)，串補(bǔ)電容前方線路主線電壓幾乎沒有變化，直到補(bǔ)償點(diǎn)附近時(shí)，略有超過線路首端電壓，由表1也可看出此時(shí)串補(bǔ)前方線路首末端壓差僅有0.01kV。當(dāng)線路負(fù)荷下降至滿載負(fù)荷的20%時(shí)，串補(bǔ)電容前方線路電壓持續(xù)提升，并且超過了額定電壓上限。對(duì)于本線路而言，全線路負(fù)荷均以同等幅度下降至滿載負(fù)荷的30%左右時(shí)，若不準(zhǔn)備采取其他措施以控制電壓，則應(yīng)對(duì)串補(bǔ)裝置進(jìn)行切除。可以此時(shí)流過串補(bǔ)電容的電流為參考臨界，對(duì)流過串補(bǔ)電容的電流進(jìn)行監(jiān)測(cè)，當(dāng)其數(shù)值和相角都接近這個(gè)臨界點(diǎn)時(shí)，為保證線路電壓符合調(diào)壓要求，可以對(duì)串補(bǔ)裝置進(jìn)行切除。

3 結(jié)語(yǔ)

以10kV配電線路固定串聯(lián)補(bǔ)償為分析對(duì)象，通過理論分析和數(shù)字仿真相結(jié)合的研究手段，就10kV配電線路固定串補(bǔ)的應(yīng)用問題進(jìn)行了較為全面的分析研究。結(jié)果表明，固定串補(bǔ)具有明顯的負(fù)荷自適應(yīng)性，在穩(wěn)定重載線路能夠獲得理想的補(bǔ)償效果，但在負(fù)荷變動(dòng)較大的輕載線路可能導(dǎo)致補(bǔ)償點(diǎn)前方線路電壓異常升高，要認(rèn)真地進(jìn)行分析計(jì)算，設(shè)定合理的投切參數(shù)。

參考文獻(xiàn)

[1] 曹瑞.配電網(wǎng)無功補(bǔ)償現(xiàn)狀分析與應(yīng)用研究[D].華北電力大學(xué)，2011.

[2] 麥敏堅(jiān).探討改善配網(wǎng)的電壓質(zhì)量[J].廣東科技，2008（8）： 139-141.

[3] 吳勇海，蔡金錠.中壓配電網(wǎng)串聯(lián)電容補(bǔ)償調(diào)壓技術(shù)研究及應(yīng)用[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2012（13）：140-144.

[4] 方如舉.電力電容器在串聯(lián)補(bǔ)償過程中的計(jì)算和選擇問題[A].中國(guó)電力系統(tǒng)保護(hù)與控制學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C].2008.

[5] 卓谷穎，江道灼，梁一橋，等.改善配網(wǎng)電壓質(zhì)量的固定串補(bǔ)技術(shù)研究[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2013（8）：61-67.endprint