诏安地区农网馈线低电压治理的无功扩展规划

张传永　黄添印　黄国华

摘 要：采用最大、平均、最小三种典型负荷水平模拟桥洪线一年的运行状态，对低压无功补偿装置分别采用就地控制策略和广域控制策略的农网馈线无功扩展规划方案进行了研究。针对就地控制策略下优化现有低压无功补偿设备的分组容量、新增低压无功补偿设备、提高专变功率因数的情况，广域控制策略下新增无功补偿设备的情况，分别进行了技术经济指标评估。对比结果表明，采用广域控制策略进行农网馈线无功扩展规划带来的技术经济效益明显优于就地控制策略。

关键词：农网馈线；低电压；无功扩展规划；就地控制；广域控制

引言

在配电网内进行无功补偿是改善电能质量和降损节能的有效手段之一，对配电网的安全、优质、经济运行起着重要的作用。相对于农村电网用电量的快速增长，农村配电网建设的速度明显滞后，现有无功补偿容量不足、无功补偿设备分布不合理、投运率不高，导致大量农网馈线低电压的问题十分严重[1]。合理地进行无功补偿的扩展规划能够有效地改善低电压现状，获得巨大的技术经济效益。

目前，诏安地区用电量迅速增长、无功补偿能力不足等问题导致其农网馈线电压合格率偏低，线损偏大。文章以诏安地区桥洪线为例，选取最大、平均、最小三种典型负荷水平模拟桥洪线一年的运行状态，对其低压无功补偿装置的扩展规划方案进行探讨，以期达到提高馈线电压合格率以及降低网损的效果，改善桥洪线低电压的状况。

1 桥洪线就地控制策略下的无功扩展规划

实测数据表明，桥洪线存在低电压问题的配变大部分集中在馈线末端。桥洪线目前安装有低压无功自动补偿装置10台，其容量为80kvar/台，10kV杆上无功自动补偿装置2台，其容量为300kvar/台，均采用就地控制策略，统计结果表明：桥洪线全年电压合格率为77.31%，线损率为12.82%。

1.1 就地控制策略下优化现有补偿设备的分组容量

桥洪线作为典型的农网线路，其单个配变下负荷的无功需求较小，而低压无功补偿装置分组容量为40kvar/组。实测负荷数据表明：按照就地控制策略，低压电容器在最大负荷水平下的投入容量仍然非常小，甚至不投入。因此，考虑减小低压补偿设备的分组容量。

1.2 就地控制策略下新增低压无功补偿设备

在现有低压无功补偿设备采用就地控制策略，且容量为40kvar/组*2组的前提下，新增低压无功补偿设备。

以单台配变就地无功需求计算补偿容量，根据《国家电网公司电力系统无功补偿配置技术原则》规定，配变的无功补偿装置容量可按变压器最大负载率为75%，负荷自然功率因数为0.85考虑，补偿到变压器最大负荷时其高压侧功率因数不低于0.95[2]。由此可以确定新增无功补偿设备的补偿容量。

新增无功补偿装置采用低压电容器，选取容量大于100kVA且注入无功对网损灵敏度较大的公用配变作为新增补偿点，按照新增补偿点灵敏度系数由大到小的顺序，在大容量公用配变低压侧依次安装低压无功补偿设备。不同分组容量下带来的最大年综合效益如表2所示。

由表2看出，分组容量取为5kvar/组时，能带来年综合效益1.86万元。由于新增补偿设备仍采用就地控制策略，而单台公用配变下的就地无功需求较小，导致新增电容器投运率仍然较低，对馈线电压合格率和线损率的改善效果有限，带来的年综合效益较小。

1.3 就地控制策略下建议提高专变的功率因数标准

桥洪线上公变有26台，专变有104台，专变数量占馈线配变总数量的80%。由以上分析可以看出，在公变低压侧新增无功补偿设备并采用就地补偿控制策略后，其功率因数均能达到0.95以上，能够起到一定的提高电压合格率和降低线损的效果。对于专变，根据《国家电网公司农村电网电压质量和无功电力管理办法》中规定，配电变压器低压侧功率因数不低于0.85，但在该功率因数标准下，馈线中仍有大量无功功率流动来满专变的无功需求，导致馈线电压降落偏大，线损偏大。

2 桥洪线广域控制策略下的无功扩展规划

低压无功补偿装置的广域控制策略是把设置在配电变压器低压侧的电容器作为无功电源，通过配电变压器向主干线路输送无功功率，达到控制补偿点附近一片区域的电压水平的目的。如果在若干台配电变压器低压侧装设低压无功补偿装置，则通过装置之间的协调控制，就可实现馈线无功功率的分区平衡[3]。

2.1 在现有补偿装置下采用广域控制策略

桥洪线单台配变下的就地无功需求较小，而从桥洪线关口的整体情况来看，其无功需求较大且大量专变的无功需求由馈线关口提供。因此，考虑公用配变的低压无功补偿装置采用广域控制策略。现有杆上无功补偿量远大于低压无功补偿量，考虑以杆上无功补偿所在位置为中心确定分区的个数，以各区域内基本实现无功区域平衡，区域之间流动的无功功率最小为原则，将桥洪线划分为三个区域。

现有低压无功补偿设备采用广域控制策略后，需要考虑安装广域控制设备的成本，包括TDS配电监控后台软件费用、配电终端软件升级费用、无线模块费用、电容器控制模块升级费用等，其使用寿命设为10年。

看出桥洪线无功补偿量严重不足，因此考虑新增低压无功补偿设备。选取容量大于100kVA且灵敏度较大的公用变压器作为新增补偿点，对于已安装低压补偿设备的配变根据其容量大小可以适当增加补偿容量。

为了满足区域内无功需求，根据《国家电网公司电力系统无功补偿配置技术原则》，考虑按照配变容量的40%配置低压无功补偿电容器。由于区域内的无功需求波动较大，为了减少电容器的动作次数，分组容量宜取为40kvar/组。

新增低压无功补偿设备以后，按照新增补偿点所在处注入无功对网损的灵敏度系数由大到小的顺序进行补偿设备的投切，同时校核该补偿设备所在配变低压侧电压不能越限。

3 结束语

文章针对诏安地区桥洪线出现的低电压问题，对其配变低压侧无功补偿设备分别采用就地无功补偿策略和广域控制策略的扩展规划方案进行了分析和探讨。相对于就地控制策略，采用广域控制策略能更为明显地提高低压无功补偿设备的利用效率、改善农网馈线的电压质量、降低网损，具有广泛的推广应用价值。

参考文献

[1]徐郑.配电网10kV馈线及配变的无功规划研究[D].重庆：重庆大学，2005.

[2]国家电网公司生[2004]435号.国家电网公司电力系统无功补偿配置技术原则[S].2004.

[3]颜伟，赵科，赵霞，等.基于局部量测的配网馈线广域无功优化控制方法[J].电力系统保护与控制，2013，41（14）：87-91.