配網(wǎng)長線路加裝串補(bǔ)改善電壓質(zhì)量問題探究

1、    配網(wǎng)長線路加裝串補(bǔ)改善電壓質(zhì)量問題探究    李華軍摘要：隨著我國社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，農(nóng)村的用電量和用電需求迅速增加，在促進(jìn)農(nóng)村電力實業(yè)迅速發(fā)展的同時，也對供電的穩(wěn)定性和可靠性提出了更高的要求。文章首先對配網(wǎng)長距離配電線路中存在的低電壓問題進(jìn)行了分析，然后闡述了加裝固定串聯(lián)電容器在10kv線路中對電壓改善的作用，通過加裝串補(bǔ)的仿真計算加以驗證，證實了該方法的有效性。關(guān)鍵詞：配電線網(wǎng)；長線路；串補(bǔ)；電壓質(zhì)量；低電壓；串聯(lián)電容器 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：a中圖分類號：tm714 文章編號：1009-2374（2016）32-0032-02 doi：10.1353

2、5/ki.11-4406/n.2016.32.015目前，農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，導(dǎo)致農(nóng)村的用電需求和用電量迅速上升，對供電電壓的穩(wěn)定性要求也越來越高。但是從當(dāng)前農(nóng)村電網(wǎng)的實際情況來看，還存在著很多問題，其中比較突出的就是，10kv配網(wǎng)線路的運(yùn)輸距離比較長，導(dǎo)致電壓下降，因而無法滿足農(nóng)村用電的電壓需求。電壓過低造成很多農(nóng)用機(jī)械無法運(yùn)轉(zhuǎn)甚至啟動，成為制約農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要限制因素。與此同時，該問題的存在也降低了農(nóng)電網(wǎng)電壓的合格率，無法高質(zhì)量地完成上級部門提出的農(nóng)電網(wǎng)考核任務(wù)。為了解決問題，我們制定了很多方案，并進(jìn)行了對比分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，采用固定串聯(lián)補(bǔ)償方案具有較高的可行性，具有較好的經(jīng)濟(jì)適用性，可以

3、用最少的經(jīng)濟(jì)投入，最大限度地改善10kv配網(wǎng)長線路的電壓質(zhì)量，而且不需要進(jìn)行人工干預(yù)，減少人力資源的投入。本文以當(dāng)?shù)啬称瑓^(qū)的10kv配網(wǎng)長線路為例，對加裝串補(bǔ)改善電壓質(zhì)量的問題展開具體分析。1 農(nóng)網(wǎng)電壓質(zhì)量的影響因素分析就目前的情況來看，農(nóng)村配電網(wǎng)主要是以10kv為主，且電網(wǎng)規(guī)模較大，電力負(fù)荷情況相對復(fù)雜。同時由于農(nóng)村配電網(wǎng)的線路較長，導(dǎo)致其電壓質(zhì)量并不穩(wěn)定，容易受到多種因素的影響。下文就對影響農(nóng)網(wǎng)電壓質(zhì)量的主要因素進(jìn)行簡單分析：第一，農(nóng)村電網(wǎng)的架設(shè)比較薄弱，而且分布格局缺乏科學(xué)性和合理性，再加上供電的半徑距離較大，供電設(shè)備老化現(xiàn)象嚴(yán)重，進(jìn)一步加劇了配電線路的電壓損耗，如果其承擔(dān)的負(fù)荷較重，就

4、容易導(dǎo)致線路末端電壓降低，無法滿足農(nóng)村的用電需求。第二，由于農(nóng)村的配電變壓器較多，且其地域分布十分廣泛，這些都使得農(nóng)村電網(wǎng)的負(fù)荷存在巨大的峰谷剪刀差，而且農(nóng)村電網(wǎng)的季節(jié)性十分明顯，上述情況都對農(nóng)網(wǎng)送電效率和電能質(zhì)量起到了負(fù)面影響。第三，在農(nóng)網(wǎng)的部分線路中，會使用一些大容量電動機(jī)，但由于對電動機(jī)的接入缺乏良好的技術(shù)管理，在電動機(jī)啟停的過程中就會對農(nóng)網(wǎng)線路的電壓造成影響。除了上述三點因素外，農(nóng)村電網(wǎng)建設(shè)的資金缺乏也是重要的原因，資金的缺乏拖延了電網(wǎng)的改造速度。另外，農(nóng)網(wǎng)管理體制的不完善等因素也阻礙了農(nóng)網(wǎng)電壓質(zhì)量差等問題的改善。2 電壓串補(bǔ)基本原理分析在配電線路中，可串聯(lián)增加一個容性設(shè)備（如電容器）

5、。其中電容器的容抗會與線路中的電抗進(jìn)行抵消作用，這樣電力輸送端和接收端間的電氣距離就會相應(yīng)縮短。所謂串聯(lián)補(bǔ)償度，通俗來講，就是串聯(lián)容的抗值和線路電抗值之間的比值，即xc/sl，該比值應(yīng)該<1/2。目前，國內(nèi)串聯(lián)補(bǔ)償度的數(shù)值在30%45%之間（圖1）。式中：u為線路末端電壓；p為線路末端有功；r為線路等效電阻；q為線路末端無功；x為線路等效電抗。通常情況下，p、r、q、x的數(shù)值均>0，所以u的結(jié)果也>0，末端電壓<首端電壓。但是在線路中加裝串聯(lián)電容器之后，x的數(shù)值會下降，甚至?xí)?lt;0，所以u的結(jié)果也可能轉(zhuǎn)變?yōu)?。根據(jù)這一原理，只要升高負(fù)荷側(cè)的電壓，就能使電壓保持在合理

6、范圍，促進(jìn)電壓治理工作的開展。串聯(lián)電容器中無功總量的計算公式如下：在線路正常運(yùn)行的過程中，如果產(chǎn)生的負(fù)荷較大，i（線路電流）的數(shù)值也會比較大，根據(jù)上述公式，電容器的無功總量就會增加；反之，如果負(fù)荷較小，i的數(shù)值越低，電容器的無功總量就會降低，直至降為0。由此推導(dǎo)，串聯(lián)補(bǔ)償?shù)臒o功總量是隨著負(fù)荷的變化而變化的，而且二者成反比例關(guān)系。也正因為如此，要改善農(nóng)網(wǎng)長線路中的電壓，可以采用串聯(lián)補(bǔ)償方式，具有顯著優(yōu)勢。3 模擬仿真3.1 建立仿真模型本次仿真模型的建立主要采用matpower潮流計算工具包（matlab），具體步驟為：（1）結(jié)合客戶提供的線路圖紙，對每一個節(jié)點進(jìn)行編號和命名；（2）根據(jù)線路圖紙

7、，通過查表的方式，分別計算出每一條線路中的r值、x值和c值；（3）收集近1.5年中該線路的最大有功功率、無功功率和視在功率以及上述數(shù)值的平均值，明確線路的最大負(fù)載率及其平均值；（4）將每一個節(jié)點變壓器的參數(shù)作為參考值，參考上一步得出的最大負(fù)載率和平均負(fù)載率，計算出每一個節(jié)點的最大功率和平均功率；（5）將并補(bǔ)的參數(shù)及串補(bǔ)的參數(shù)都轉(zhuǎn)化成線路參數(shù)；（6）將上述數(shù)據(jù)按工具包要求格式進(jìn)行輸入工作，然后進(jìn)行仿真。3.2 仿真的重難點3.2.1 選擇合適的串補(bǔ)部位。串補(bǔ)部位的選擇不能盲目，需要對多種因素進(jìn)行綜合考慮，注意以下問題：（1）應(yīng)和線路的末端保持距離，切忌過分靠近。這是因為，如果它們的間距較短，一旦發(fā)生重載等情況，位于線路中段的變電站電壓數(shù)值就會大幅度下降，即使加裝串補(bǔ)，也無法對之前的線路進(jìn)行補(bǔ)償，還會影響到后段線路的補(bǔ)償效果；（2）應(yīng)和線路的首端保持一定的距離。在加裝串補(bǔ)電容器進(jìn)行補(bǔ)償，會大幅升高兩相鄰變電站的電壓，使之接近線路開始端的電壓值，但是電壓仍會在一定時間后不斷下降。假設(shè)在線路的首端進(jìn)行串補(bǔ)，那么線路末端的電壓就無法得到提升；（3）建議串補(bǔ)部位盡量加裝于主干線上，因為一般分支配電線的整體距離較短，電流比較小，產(chǎn)生的負(fù)荷也比較強(qiáng)。所以如果只能加裝1套串補(bǔ)裝置，應(yīng)該盡量安裝在距離比較長，而且電流比較大的