串聯(lián)無功補償技術(shù)對配網(wǎng)供電質(zhì)量的改善

陳曉東

（國網(wǎng)內(nèi)蒙古寧城縣供電公司，內(nèi)蒙古 寧城024200）

傳統(tǒng)的提升配網(wǎng)供電質(zhì)量的方式主要有有載調(diào)壓器和并聯(lián)無功補償裝置，有載調(diào)壓器可以提升調(diào)壓器安裝點后端的電壓，但是對調(diào)壓器前端的電壓影響較大，當線路后端電流增大，會拉低前端電壓，使前端“低電壓”問題更加嚴重；而并聯(lián)無功補償裝置只適用于集中補償，不能解決線路電壓分布不合理的問題。通過對10 kV沙海西線和10 kV沙海東線加裝串聯(lián)無功補償裝置進行調(diào)壓，串聯(lián)無功補償裝置的容抗抵消線路本身的感抗，提高線路的輸送能力；無功補償裝置的電容補償量隨負荷變化實時響應(yīng)，具有“自適應(yīng)”調(diào)節(jié)的特性。

1 基本概念及原理

1.1 串聯(lián)無功補償工作原理

按物理特性解釋，串聯(lián)補償技術(shù)能補償線路上的部分電抗，減少配電線路阻抗，從而“縮短了”線路物理長度，達到降低電壓水平的目的。串聯(lián)補償后的線路同時也增加了線路物理意義上輸送電流能力，增加了輸送功率。

1.2 串聯(lián)補償與并聯(lián)補償比較

串聯(lián)無功補償技術(shù)可以有效解決有功功率引起的電壓降落。而并聯(lián)無功技術(shù)僅僅在鐵路、鋼廠和鋁廠等功率因數(shù)較低的用戶中應(yīng)用較為廣泛。目前農(nóng)村農(nóng)電設(shè)備已經(jīng)逐步改變?yōu)殡娨暀C、電冰箱、空調(diào)、電磁爐、熒光燈等常用家用電器，這些設(shè)備功率因數(shù)較高。有功電流在低壓配電線路電阻上的壓降是造成線路末端電壓低的主要原因。而此時臺區(qū)配電變壓器出線端電壓并不低且有些臺區(qū)處于過電壓運行狀態(tài)，如在安裝并聯(lián)無功補償設(shè)備不能從根本上解決“低電壓”問題，串聯(lián)補償卻可以很好的解決“低電壓”問題。

串聯(lián)無功補償?shù)碾娙菪噪娍故桥c線路的電流呈正比關(guān)系。它的補償過程是當線路電流增大時，線路補償電壓升高，線路末端電壓下降；電容器上增大的電壓上升程度正好與電感電抗的壓降相補償，因而串聯(lián)補償裝置具有自行按需要調(diào)整末端電壓的特點。

1.3 采用串聯(lián)無功補償?shù)淖饔?/h3>

一是提高補償點線路沿線及線路末端電壓水平，改善線路電壓質(zhì)量，有效緩解、解決配網(wǎng)供電質(zhì)量差等問題；二是安裝串聯(lián)補償裝置后，電壓質(zhì)量未隨供電電流的增加而降低，反而呈上升趨勢，網(wǎng)損顯著降低；三是提高配電線路始端功率因數(shù)。

2 串聯(lián)無功補償技術(shù)改善配網(wǎng)供電質(zhì)量的分析

2.1 項目背景及線路情況

10 kV沙海東線主干線長13.085 km，線路接線模式為單輻射。線路主干線徑主要為LGJ-240，線路最低為8.6 kV；10 kV沙海西線主干線長15.294 km，線路接線模式為單輻射。線路主干線徑主要為LGJ-120，線路最低為8.5 kV。

10 kV沙海東線和10 kV沙海西線兩條線路的特點為供電半徑較長、負荷較重，線路沿線分布若干村莊和大型加工業(yè)，供電性質(zhì)主要為工業(yè)負荷、灌溉負荷。線路負荷高峰期時，沿線有些臺區(qū)出現(xiàn)低電壓現(xiàn)象，無法滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、居民生活用電對電壓質(zhì)量的需求。線路負荷情況如表1所示。

表1 線路負荷情況表

2.2 串聯(lián)無功補償技術(shù)應(yīng)用的效果分析

根據(jù)線路參數(shù)以及運行情況，考慮線路末端電壓的改善效果在10 kV沙海東線的#170桿、10 kV沙海西線的#150桿分別加裝一臺HDSC-10串聯(lián)電容補償裝置，以10 kV沙海西線為例，串補前后安裝點不同負荷時，電壓變化曲線和電壓提升幅度如圖1和圖2所示。

圖1 安裝點補償前后電壓變化曲線

圖2 電壓提升幅度

從圖1可以看出，在安裝近1個月的時間內(nèi)，線路電流負荷在200 A以上，補償以后線路的電壓均在10.0 kV以上；未加補償以前線路在觀測時間段內(nèi)電壓的平均值9.17 kV，加裝串聯(lián)補償裝置以后，電壓平均值10.2 kV。

從圖2電壓提升幅度表中可以看出，線路在負荷較輕時，電壓提升幅度較低，例如，在線路工作電流為222 A時，提升幅度為8.54%，線路電壓提升812V，補償后安裝點的電壓為10.449 kV；當線路負荷較重時，電壓提升幅度較高；例如，在線路工作電流為300 A時，提升幅度為11.90%，線路電壓提升1074 V，補償后安裝點的電壓為10.217 kV；補償后線路電壓基本上控制在10 kV以上，隨著夏季用電量的增加，線路負荷電流增大，串補的補償效果會更加明顯。

根據(jù)《關(guān)于改善農(nóng)網(wǎng)電壓質(zhì)量與降低線損措施的探討》或《合理調(diào)整運行電壓降低電網(wǎng)損耗的計算》中提高供電電壓降低電能損耗的計算公式。

10 kV沙海西線2021年5月份的供電量為310.35萬kWh，高壓線損率11.71%，根據(jù)補償前后電壓提高12.23%時，計算得出，線路綜合線損為9.8%.降損效果為1.91%，根據(jù)5月份310.35萬kWh的供電量計算，僅5月份的節(jié)電量為5.92萬kWh。同理10 kV沙海東線5月份的節(jié)電量為1.5萬kWh，串聯(lián)無功補償設(shè)備降損、節(jié)能效果顯著。

4 結(jié)束語

串聯(lián)無功補償電技術(shù)不僅具有強大的應(yīng)用功能，而且在電力系統(tǒng)建設(shè)中已經(jīng)具有了日趨完善的應(yīng)用，這種柔性交流輸電裝置在一定程度上提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，在電網(wǎng)建設(shè)中具有廣闊的應(yīng)用前景。尤其針對供電半徑偏大、供電導線截面偏小、非線性負荷較多的配網(wǎng)供電質(zhì)量差的問題得到有效地緩解。串聯(lián)無功補償電技術(shù)可以有效地改善線路末端電壓水平、顯著提高線路功率因數(shù)、顯著降低線路有功損耗，有效提高受電側(cè)電壓合格率。