含小水电的长距离配电线路电压质量改善

李颖峰

(陕西理工学院电气工程学院，陕西 汉中 723003)

0 引言

随着农网改造的推进，农网运行的技术性、经济性及电能质量也在不断提高。但是农网中还有部分10 kV线路输电距离过长，同时山区配电网10 kV线路中大都有小水电接入，而小水电发电存在季节性特点，冬季基本不发电，导致冬季最大负荷时线路末端电压过低，在线路最小负荷及夏季由于小水电的投入又使线路末端电压过高;同时线路的线损率较大，运行不经济[1]。因此，对10 kV长距离配电线路电压质量改善研究就成为亟待解决的实际问题。

1 10 kV长距离配电线路现状及存在的主要问题

1.1 10 kV长距离配电线路现状

以陕南某县域10 kV长距离配电线路为例进行分析。10 kV农关线主线长度39.637 km，总长度212.185 km(包括支线)，线路上安装10 kV配电变压器共182台，总容量为12.89 MVA;同时该线路上有3个小水电厂接入，水电站总装机容量3.34 MW。据统计2010年该线路最大负荷为3.909 MW，最小负荷为0.68 MW，最大负荷时负载率为3.909/(12.89×0.95)=31.92%，属于轻负载线路，但负荷比较分散。

1.2 存在的主要问题

10 kV农关线主线长度为39.637 km，而一般10 kV线路的输送理想距离是6～20 km[2]。由于10 kV农关线输送距离太长，导致线路末端电压偏低，冬季最大负荷时，线路末端配电变压器低压侧电压只有150 V左右，使用户日光灯不能启动，电器不能正常使用;加之水电厂发电存在丰水期及枯水期，夏季丰水期或负荷最小时又使线路末端电压偏高，线路末端配电变压器低压侧电压达到260 V左右，该线路运行电压极不稳定，不能保证用户正常工作。2010年8月至2011年7月农关线各监测点电压如表1。

表1 农关线各监测点电压统计表

从表1的数据可以看出:线路首端线电压为10.5 kV左右，属于正常电压范围;线路中段配电变压器低压侧相电压最高为269 V，最低为172 V，电压合格范围为198～235 V，所以电压不太正常;线路末段配电变压器低压侧相电压最高为269 V，最低为151 V，电压最大偏差率为(220－151)/220=31.3%，电能质量国家标准(GB/T12325-2003)规定[2]:220 V供电电压合格范围规定为198～235 V，允许偏差为+7% ～－10%，所以电压偏差较大。

2 长距离配电线路调压措施

根据农关线的电压检测数据，变电站出口的10 kV电压在合理范围内，低电压现象主要出现在线路中、后段用电量大的时段;高电压现象主要出现在线路中、后段用电量小的时段及水电厂的丰水期。造成低电压的主要原因是线路供电距离太长，线路电压降大造成的;而最小负荷及夏季由于小水电的投入又使线路末端电压过高。解决的措施有更换大截面导线、采用无功补偿及加装线路调压器[3]。更换大截面导线意味着增加材料消耗和建设成本，经济性差，加之该线路目前属于轻负载线路，所以不建议采用。采用电容器进行无功补偿[4-5]主要是提高线路的功率因数，一般调压效果很有限，另外根据变电站出口监测数据，该线路功率因数比较高(0.9～0.95)，采用无功补偿方式无法解决线路末端电压低的问题。综合以上分析，采用在线路上加装馈线自动调压器的方法解决线路末端电压偏低或偏高的问题，考虑线路上有小水电并网供电，线路潮流方向不确定，所以采用双向自动调压器进行双向调压[6-7]，使线路末端电压符合要求。

3 长距离配电线路调压方案实施

3.1 调压器安装位置确定

通过农关线上各电压检测点数据分析知道，低电压现象主要集中在线路后段供电距离较长的区域，由关胡支线接入的配电变压器用户低电压现象比较严重;农关线中前段高寨子村区域个别台区存在低电压现象;农关线中后段铁锁关区域分支线比较长，支线末端台区存在低电压现象。

考虑该线路距离太长，计划在高寨子村137#杆塔处、关胡支线首段273#杆塔处分别各安装一台双向自动调压器。双向自动调压器1具体安装位置在高寨子村137#杆塔处，距离线路首端14.416 km;双向自动调压器2具体安装位置在关胡支线首段273#杆塔处，距离线路首端28.064 km，距离整个线路末端15.248 km。

3.2 调压器安装容量确定

3.2.1 双向自动调压器1容量确定

农关线供电距离39.637 km，线路上安装10 kV配电变压器总容量为12.89 MVA。双向自动调压器1安装位置在高寨子村137#杆塔处，距离线路首端14.416 km;137#杆位于供电半径33%的地点为中前段，137#杆后段负荷占全线负荷的72.3%。137#杆后段装见容量为9.327 MVA，负荷率按照40%计算，同时考虑负荷年增长率为3%，按5年后负荷发展确定调压器容量为:9.327×0.4×(1+3%)4=4.199 MVA，调压器容量选择为5 MVA。

3.2.2 双向自动调压器2容量确定

双向自动调压器2安装位置在关胡支线首段273#杆塔处，距离线路首端28.064 km;273#杆位于供电半径65%的地点为中后段，273#杆后段负荷占全线负荷的30.3%。273#杆后段装见容量为3.911 MVA，负荷率按照40%计算，同时考虑负荷年增长率为3%，按5年后负荷发展确定调压器容量为:3.911 ×0.4 ×(1+3%)4=1.760 MVA，调压器容量选择为2 MVA。

4 调压效果

10 kV农关线供电距离长，且线路上有小水电接入，小水电并网供电时，潮流方向不确定。当处于枯水期时，小水电不发电，电能由配电网供给，潮流方向是单向的;当处于丰水期时，配电网和小水电同时供电，潮流方向是变化的，采用SVR馈线自动调压器无法满足要求。故采用BSVR双向自动调压器，该装置能够自动识别潮流方向，进行双向调压，始终保持输出电压稳定。

2012年3月在该线路上高寨子村137#杆塔处安装一台BSVR-5000/12-9(－20% ～+10%)双向步进式自动调压器，在关胡支线首段273#杆塔处安装一台BSVR-2000/12-9(－20% ～+10%)双向步进式自动调压器。调压器的出口电压均设置为10.5 kV，线路末端电压由原来的151～200 V提高到200～228 V(线路末段配电变压器低压侧相电压)，有效解决了低电压问题。

5 结语

针对含小水电的10 kV长距离配电线路运行电压存在的问题，对常用的调压措施进行了分析论证，提出了适合此类长距离线路电压调整的解决方案，即采用线路双向调压器进行调压，对双向调压器的安装地点及容量进行了确定，该方案工程实施后，调压效果明显，保证用户正常用电，对其他含小水电配电网的运行有一定的借鉴作用。

[1]郑宽明，董天仁，孙巧绒，等.汉中市小水电发展面临的主要问题及对策[J].小水电，2008(5):12-14.

[2]王玉华.供配电技术[M].北京:北京大学出版社，2012:12-13.

[3]于晓牧.中压线路调压器的应用[J].农村电气化，2010(1):11-12.

[4]王向臣.电网无功补偿实用技术[M].北京:中国水利水电出版社，2009.

[5]李颖峰，马永翔.无功补偿及谐波拟制技术研究进展[J].陕西理工学院学报:自然科学版，2009，25(1):17-21.

[6]闫群民.同步发电机并列方式的实验改进[J].电网与清洁能源，2009，25(10):48-50.

[7]林旭义，黄伟君.含小水电的10 kV线路电压质量改善新途径[J].浙江电力，2010(2):59-61.