110 kV福安變電站10 kV F01福儒線電壓質量提升

黃勝章

（廣東電網有限責任公司陽江供電局，廣東 陽江 529500）

引言

近期95598客戶服務中心整理出全年用戶抱怨、投訴工單，涉及電壓質量的工單占總工單的占比非常大。也就是說，電壓不合格是目前用戶投訴的熱點，是供電部門目前迫切需要解決的難點。用戶集中反映的問題是高峰時段“飯煮不熟，空調啟動不了，日光燈頻閃”。根據計量自動化系統記錄的全縣公變低壓側電壓數據情況來看，低電壓臺區集中在110 kV福安變電站10 kV F01福儒線上。10 kV F01福儒線獨洞臺區變壓器低壓側首端電壓為186 V，電壓偏離正常值-15%。經抄表員現場測量，高峰時段，獨洞臺區低壓線路末端用戶入戶端電壓為171 V，嚴重地影響了該線路上用戶的正常用電。因此，提高10 kV F01福儒線的運行電壓，讓農村養殖用戶、居民用戶用上合格、安全的電能，是供電部門的當務之急。

1 10 kV F01福儒線運行狀態及分析

10 kV F01福儒線線路末端電壓偏低，無功補償不足，不能滿足用戶對電能質量的要求。根據10 kV F01福儒線線路現狀以及配電網無功補償原則，對該線進行無功集中補償、桿上補償以及用戶側補償，使得該線路各節點電壓均符合電網標準[1]。

1.1 總體情況

陽西縣位于廣東省西南部沿海地區，電網總體架構比較合理，但仍存在部分10 kV供電線路供電半徑偏大。由于線路長，線徑截面偏小，造成線路末端電壓質量不合格。尤其是陽西縣沿海地區，沿海區域養殖業發達，負荷大多為農業生產用電，負荷隨季節起伏較大，配變容量小且分散，負荷高峰期間末端電壓嚴重偏低，造成10 kV線路電壓質量極其不穩定，10 kV線路線損偏高。10 kV F01福儒線架空線總長47.33 km，電纜總長0.99 km，專變數量42臺，容量5 505 kVA，公變數量31臺，容量6 785 kVA，用戶總數量4 671戶。由110 kV福安變電站架設架空線（LGJ-240）供電至儒洞開關站（原35 kV儒洞變電站）。

1.2 10 kV F01福儒線電壓情況

根據計量自動化系統記錄的數據來看，110 kV福安變電站10 kVF01福儒線出線端電壓值穩定控制在10.0～10.7之間，電壓質量合格。但從計量自動化系統記錄的全縣公變低壓側電壓數據情況來看，負荷高峰時段最低電壓低于198 V（單相）的臺區10 kV F01福儒線有9個，占全縣低電壓臺區總數的18%，基本集中在10 kV F01福儒線線路末端。10 kV F01福儒線線路首端各配電變壓器電壓下限在合格范圍內，電壓上限已超出了合格范圍，幅值最大的是線路首端的“新圩路口公變”。公變電壓最低的是“獨洞臺區”。經抄表員現場測量，高峰時段，獨洞臺區低壓線路末端用戶入戶端電壓171 V，10 kV F01福儒線線路末端臺區居民到戶電壓嚴重偏離了標稱值,嚴重影響了用戶的正常用電。

1.3 10 kV F01福儒線無功情況

根據計量自動化系統記錄的數據來看，110 kV福安變電站10 kV F01福儒線平均無功功率為1 540 kVar。變電站10 kV線母線電壓控制得很穩定，但110 kV福安變電站其余各10 kV出線功率因數卻能穩定控制在0.95～0.99之間。而10 kV福儒線一直在0.9以下徘徊。同時，10 kV F01福儒線沿線各公變臺區功率因數基本在0.9以上。但各專變功率因數卻參差不齊，功率因數與所處線路位置沒有關聯性，只與專變容量有關聯。專變容量小于30 kVA的基本是通訊基站，功率因數基本保持在0.96以上，專變容量在30～80 kVA的一般為農業生產養殖用戶，功率因數平均值為0.69。專變容量在100 kVA及上的，功率因數保持在0.85左右。

1.4 10 kV F01福儒線線損情況

10 kV F01福儒線2013年累計線路率6.49%，是所有10 kV線路最高的。從2013年9月理論線損代表月計算出的數據配網結果評價表也可以看出，10 kV F01福儒線配線損耗偏大，線損理論值達到5.81%，全網最高，給出配網評價是：偏大（負荷稀疏地區）。從福儒線主干線線徑來看，儒洞開關站前3.5公里架空進線為鋼芯鋁絞線LGJ-240，月運行最大運行電流值是 279 A（4218/1.732/10/0.872），遠未達到該線路允許的最大電流610A。儒洞開關站主要出線為壽場線，其主干線路線徑為鋼芯鋁絞線LGJ-150，該分支線路配變總容量7 500 kVA，占10 kV F01福儒線線路配變總容量的61%，線路電流亦遠沒有超過安全值。配電線路負載率不高，線損卻偏高，剔除管理方面原因外，影響配電線路損耗主要成因是線路供電半徑過大，迂回供電，以及該線路末端電壓偏低。

2 變電站及開關站無功補償

110 kV福安變電站主變容量為40 000 kVA，無功補償裝置總容量為8 000 kVar，使用AVC控制系統，按10 kV母線電壓值為10.0～10.7的策略，自動控制各種設備參數從而改善電網電壓水平。根據系統記錄的參數來看，AVC系統很好地限制了10 kV母線電壓波動幅度。10 kV母線電壓平均控制在10.5左右，不能再通過無功補償了提高10 kV福儒線的功率因數。儒洞開關站10 kV配電房開關柜處原有無功補償柜一套，補償總容量為1 800 kVar。因退出運行2年，經廠家檢測維修后，已重新投入運行。因儒洞開關站位于線路首端距離變電站3.5 km處，故補償效果不明顯[2]。

3 10 kV F01福儒線線路無功補償

無功補償優化過程中，一般要遵循的原則是：“分散補償和集中補償相結合”。通過對線路無功優化分析計算后，首先要確定補償模式，然后再確定補償點和補償容量。10 kV F01福儒線沿線各公變臺區功率因數基本在0.9以上，現除了個別設備故障外，低壓無功補償柜基本已將公變臺區的功率因數控制在0.9及以上。而專變用戶因為實行功率因數調整電費辦法，報裝容量在100 kVA及以上的工業、非工業以及農業用戶按功率因數執行標準0.8～0.9來考核，故這部分專變用戶因為涉及自己的經濟利益緣故，會比較注重電力設備的無功補償情況，其功率因數基本達到考核標準，個別大型用電企業甚至達到0.95以上。而報裝容量在100 kVA的專變用戶因不用執行功率因數調整電費辦法，故大多不愿意“額外”地提供資金對無功進行就地補償。報裝容量在100 kVA以下的，通訊基站用戶用電設備一般為阻性負載，而且三大通訊公司也注重信號發射基站的用電電能質量，故其變壓器功率因數基本控制在0.96以上。而其他用戶變壓器功率因數基本在0.7左右，有的甚至低至0.235[3]。

根據上述分析，10 kV F01福儒線線路無功優化計算可以省略公用變壓器、通訊基站以及100 kVA及以上的專變用戶。具體補償方式宜結合以下客觀實際情況來開展：

1）補償點宜少。結合線路實際情況，補償點安裝在距線路電源側2/3處，該處剛好是2條主要分支線T節點，也是負荷中心。

2）控制方式從簡。根據之前本地區的配網運行記錄，控制方式過于復雜，補償設備日常維護只能依賴廠家技術員，基層人員技術水平有限，而一旦廠家售后因點多面廣跟蹤不到位的話，高價的補償設備將是擺設。

3）補償容量不宜過大。電線桿上安裝設備的空間非常有限，也影響線路安全運行。根據變電站運行記錄以及計算，補償度按0.95，計算補償容量為987 kVar，選用900 kVar的型號。設備接線非常簡單，每相僅接入一組電容器組。

4）保護方式從簡。選用配電網普遍采用的保護元件跌落式熔斷器和氧化鋅避雷器作為無功補償的保護接入，分別對過流和過電壓的進行有效保護。

4 配電變壓器低壓側無功補償

4.1 專變用戶

針對業擴新報裝的高壓專變用戶，要做好用戶設備接入電網前的管理工作，從業務受理、現場勘查、供電方案的確定、業擴工程設計及審核、接入設備配套補償容量大小、施工過程監控以及竣工驗收等方面嚴格審核把關，確保電網的可靠性和電壓合格率。對于已送電的SN≥100 kVA的專變用戶，嚴格執行因數調整電費辦法。對未納入功率因數調整電費辦法考核范圍的小容量專變用電客戶可按照《供電營業規則》規定執行，凡功率因數未能達到上述規定入網標準的用戶，已送電的，由用電檢查班進行例行檢查，并及時向用戶發出《用電檢查通知書》及《違約用電通知書》督促其限期整改，采取必要措施提升其設備功率因數。對限期內仍未能按要求進行整改的用戶，應經申請審批后，按停電程序中止對其供電。

4.2 公變臺區

從系統運行數據來看，10 kV F01福儒線沿線各公變臺區功率因數基本在0.9以上，除個別臺區三相負荷不平衡導致欠補償或過補償外，其余無功補償基本到位，需要加強日常的巡查維護即可。

5 低壓主干線無功補償

在運行公變臺區已投運的無功補償裝置是為了解決三相供電為主的配電系統的無功補償問題，它的投人開關幾乎都是三相的，補償控制也是采樣某一相的功率因數 (或無功電流)，作為三相功率因數（或無功電流），并以此為依據投切三相電容。

為有效解決“獨洞臺區”無功補償不足以及三相負載不平衡的問題，考慮在“獨洞臺區”低壓三相主干線線路末端安裝“調整不平衡無功補償箱”。同時要把關好對新報裝的單相用戶接入工作，接入時要求用鉗形電流表先測量各相即時電流，以及綜合計量自動化系統數據，將新負荷接入電流比較小的一相。