10%20kV配電線路改造的建議

1、10 kV配電線路改造的建議 西安森寶電氣工程有限公司  徐敬海 王采堂 魏圣鋼     摘要：該文通過選取一條典型的實際的10 kV線路，運用潮流分析軟件計算線路的線損，然后進行數(shù)據(jù)對比分析，提出了減少變電站10 kV集中補償，增加線路中的柱上無功補償?shù)臒o功優(yōu)化建議。在改善電壓質(zhì)量上，提出了采用SVR饋線調(diào)壓器調(diào)節(jié)線路電壓取代傳統(tǒng)的主變調(diào)節(jié)母線電壓的建議。調(diào)壓器能延長10 kV線路有效供電半徑，增加了高壓電纜到居民小區(qū)實現(xiàn)的可能性?！熬偷氐摹薄ⅰ胺稚⒌摹毖a償和調(diào)壓，包括對無功與電壓的，更節(jié)能、更有效是該文的主要思想。  &

2、#160; 關(guān)鍵字：10 kV配網(wǎng)；節(jié)能降損；柱上無功補償；SVR饋線調(diào)壓器    中圖分類號：TM727 文獻標(biāo)志碼：B 文章編號:1003-0867(2006)10-0009-03    國內(nèi)經(jīng)過大規(guī)模的電網(wǎng)建設(shè)與改造，10kV以及農(nóng)村低壓電網(wǎng)已得到極大的改善，絕大部分配電變壓器更換為低損耗變壓器，無功補償也得到大規(guī)模的應(yīng)用。目前10 kV系統(tǒng)及以下的無功補償通常由低壓補償與變電站VQC組成，通過低壓的隨機、隨器以及跟蹤補償，多數(shù)工業(yè)配變的功率因數(shù)達到0.9以上，公共臺區(qū)的功率因數(shù)也能達到0.85，加上變電站VQC的集中補償，使1

3、0 kV線路的平均功率因數(shù)通常都在0.92以上，線損降低到10%左右。在不增加大的投資與管理工作量的情況下，如何再進一步減少線損呢？根據(jù)無功補償分層補償、就地補償?shù)幕驹瓌t，從變電站VQC集中補償入手，將其部分容量分散到10 kV線路中，在不增加補償容量的情況下，通過對比看是否能降損節(jié)能。以下從一條10 kV實際線路舉例說明。    類比無功補償，電壓調(diào)節(jié)也可以視為對電壓的一種“補償”。傳統(tǒng)調(diào)壓模式是主變根據(jù)母線電壓調(diào)節(jié)，是面向電源的一種調(diào)節(jié)方式。近幾年來發(fā)展的饋線自動調(diào)壓器是一種只對線路調(diào)壓的設(shè)備，它是面向負(fù)荷的，能在任何需要調(diào)節(jié)10 kV電壓的地方安裝。由于使

4、用調(diào)壓器改善電壓質(zhì)量工期短、見效快，近幾年得到了較快的發(fā)展。在改善電壓質(zhì)量的同時，調(diào)壓器也延長了10 kV的供電半徑，這對縮短低壓400 V供電半徑起到了一定的作用。1 10 kV配網(wǎng)模型的建立    圖1為某實際10 kV線路接線圖，線路所帶配變?nèi)萘恐蜑?1145 kVA，干線由LGJ-95構(gòu)成，長度為12.8 km左右，負(fù)荷分布較散，平均功率因數(shù)為0.87，線路中已有75 kvar的靜補。上述數(shù)據(jù)符合我國多數(shù)10 kV線路基本特征，因此舉例具有代表性。圖2為簡化的接線圖。     采用潮流計算軟件，涉及線路干線與所有分支，配變可

5、變與不變損耗，精確計算線路損耗等數(shù)據(jù)，進而比較。一般潮流計算軟件將線路抽象為節(jié)點與分支的模型。分支用于表示線路中已有的設(shè)備單元，如導(dǎo)線、變壓器、負(fù)荷、無功補償?shù)?，每一個設(shè)備有且僅有一個分支與之對應(yīng)。節(jié)點分父節(jié)點與子節(jié)點，通過兩種節(jié)點，可以表征復(fù)雜的線路連接關(guān)系。潮流計算的結(jié)果由各個節(jié)點的電壓、電流、功率以及分支的損耗等數(shù)據(jù)構(gòu)成。因此在使用潮流計算軟件之前，首先需要對線路進行節(jié)點編號，一般沿干線的桿號對節(jié)點按順序編號。然后將設(shè)備參數(shù)輸入到節(jié)點屬性中，如線路的長度與線型，配變的容量、空載損耗與負(fù)載損耗等，負(fù)荷的有功、無功或功率因數(shù)，無功補償?shù)娜萘康鹊?。輸入軟件的?shù)據(jù)為線路的結(jié)構(gòu)參數(shù)與運行參數(shù)。此外

6、，由于負(fù)荷的未可知性，在進行計算之前，還需對負(fù)荷進行一些假設(shè)。通常將總負(fù)荷按配變?nèi)萘窟M行分配，同時假設(shè)所有配變都配有低壓無功補償裝置，功率因數(shù)為0.9。系統(tǒng)的負(fù)荷率按40%考慮，線路的年利用小時數(shù)為5000 h。由于已經(jīng)充分考慮了分散的低壓無功補償，下面是變電站VQC的補償與VQC和柱上無功補償DWK結(jié)合補償?shù)谋容^結(jié)果。2 數(shù)據(jù)對比分析我們對以下3種情況做數(shù)據(jù)對比分析。情況一：10 kV電壓等級的無功補償僅有變電站VQC，其補償容量為1800 kvar。以下的比較都是基于同等的安裝容量，即該線路上所有10kV無功補償總?cè)萘繛?800 kvar。情況二：一部分容量的VQC變成線路中的DWK，選擇

7、負(fù)荷相對集中的地方作為安裝點，安裝容量按它所補償范圍內(nèi)的負(fù)荷的無功選擇，如圖2中的安裝點2補償600 kvar，變電站保留1200 kvar。情況三：繼續(xù)將VQC的容量后移，維持圖2中安裝點2的補償容量600 kvar不變，在安裝點1補償800 kvar，變電站僅保留400 kvar。對比數(shù)據(jù)如表1所示。   說明：以情況一下的線損為基準(zhǔn)，年利用小時數(shù)按5000 h，電價按0.5元/kWh計算，則情況二可節(jié)約（314.86 - 263.83）×5000×0.5 = 12.75（萬元）。情況三可節(jié)約（314.86 - 231.72）×5000&#

8、215;0.5 = 20.78（萬元）。通過數(shù)據(jù)對比可以發(fā)現(xiàn)以下事實。在10 kV補償容量相等的情況下，通過VQC或DWK的補償對10 kV線路出口的功率因數(shù)貢獻基本相同，即只要保證補償容量不變，線路總的功率因數(shù)基本不變，可見功率因數(shù)高不等于線損低，關(guān)鍵是負(fù)荷無功補償基本原則，即盡量減少無功在線路中的流動。通過VQC向DWK的轉(zhuǎn)移，線損下降了，向負(fù)荷中心轉(zhuǎn)移得越多，損耗降低得越多，線損最多下降了2個百分點。以上比較都是在配變負(fù)荷功率因數(shù)都在0.9的情況下進行的，如果低壓的分散補償沒有那么理想，對比差異更大。分析其原因，可以從圖2的簡化線路來看，負(fù)荷并非集中在線路出口附近，中部與末端也有大量負(fù)荷

9、，如果僅有變電站無功補償，則較遠(yuǎn)處的負(fù)荷所需的無功都要從變電站送出，這無疑增加了線路中的無功潮流，增加了線損。上述比較結(jié)果印證了無功補償?shù)摹熬偷匮a償”原則的優(yōu)越性。此外，無功補償在選取上還應(yīng)注意投切方式，因為負(fù)荷總是在變化的。當(dāng)負(fù)荷減小，如果無功補償容量不變，則有可能過補償，這對線路的安全運行是不利的，同時由于無功倒送也增加了系統(tǒng)的損耗。解決辦法是采用多級投切的柱上無功補償，將容量至少分到兩組電容器，如300 kvar可分為100 kvar與200 kvar，可實現(xiàn)100、200、300 kvar三種補償容量，減少了過補的可能性，從而使電容器的利用率大為增加。根據(jù)我公司多年DWK運行經(jīng)驗，采用

10、線路中相對分散的高壓無功補償能有效降低線損。3 分散調(diào)壓與母線調(diào)壓相對于主變分接頭對母線的“集中”調(diào)壓，調(diào)壓器在線路中調(diào)壓也可以說是一種“分散”的調(diào)壓方式。它在最需要調(diào)壓的地方安裝，調(diào)壓效果明顯，與傳統(tǒng)調(diào)壓方式相比，它具有以下優(yōu)點。調(diào)壓靈活、方便。主變有載調(diào)壓不能兼顧各條線路的個性，即10 kV線路負(fù)載不同電壓降也不一樣，有的需要調(diào)壓，有的則不需要。調(diào)壓點位置的選取也各不一樣，有的在線路出口，有的在中間，有的在后端。還有一些對電壓質(zhì)量要求較高的負(fù)荷，需要單獨對這些負(fù)荷調(diào)節(jié)電壓，可在該負(fù)荷前端安裝調(diào)壓器調(diào)節(jié)小范圍內(nèi)調(diào)壓。可調(diào)節(jié)次數(shù)多。主變調(diào)壓是通過分接開關(guān)在10 kV的上一電壓等級調(diào)節(jié)，由于電壓

11、較高，其可動作次數(shù)較少，這就限制了它的調(diào)壓作用的發(fā)揮。調(diào)壓器則采用自耦變壓器在10 kV電壓等級上調(diào)節(jié)，10 kV分接開關(guān)額定功率下的電壽命在5萬次以上，機械壽命大于50萬次。電壓調(diào)節(jié)效果明顯。主變?yōu)殡p繞組變壓器，而調(diào)壓器為自耦式。調(diào)壓器的短路阻抗百分?jǐn)?shù)比主變小得多，一般小于1%，因此在帶負(fù)載的情況下，調(diào)壓器的調(diào)壓效果好得多，但由于其短路阻抗較小，需要在其前端安裝開關(guān)實現(xiàn)短路保護。風(fēng)險較小。主變是10 kV系統(tǒng)的電源，因此對主變的操作非常嚴(yán)格，有的主變雖然有有載調(diào)壓的功能，也很少使用。調(diào)壓器使用在線路中間或末端，能起到有效延長10 kV供電半徑的作用，假設(shè)在末端使用調(diào)壓器將電壓調(diào)節(jié)到線路出口電壓，則可將供電半徑延長一倍，達到30 km左右，實際應(yīng)用中離電源點較遠(yuǎn)的負(fù)荷，通過多個調(diào)壓器串聯(lián)，供電距離甚至可以達到80100 km。4 結(jié)束語本文提出了10 kV高壓無功補償與電壓調(diào)節(jié)“就地”、“分散”解決的建議。即