基于柱上线路无功自动补偿装置的长距离配网线路电压改善分析

基于柱上线路无功自动补偿装置的长距离配网线路电压改善分析

张俊成

(广州晟源电力勘测设计咨询有限公司，广东 广州 510665)

摘要：分析了提高长距离配网线路电压的主要方式，针对长距离配网线路重点介绍了柱上线路无功自动补偿装置的应用情况，分析其工作原理及应该注意的问题，并结合工程实际介绍应用效果，希望能给运行设计单位解决长距离配网线路电压低的问题提供一种参考方案。

关键词：电压低；无功补偿；功率因数

收稿日期:2015-04-20

作者简介：张俊成(1983—)，男，广东韶关人，电气工程师，从事电力设计工作。

0引言

我国城乡配电网以架空线路为主，普遍存在架空导线线径小、供电半径长、电能质量差、功率因数低及损耗大等特点。特别是部分山区配电网，由于供电半径过长、架空导线线径较小和沿线无无功补偿等原因，导致尾部电压低，甚至出现家用电器无法使用等情况。

1提高长距离配网线路电压的主要方式

提高长距离配网线路电压目前主要有3种方式：增加无功补偿、增大导线线径、安装电压调节器，它们分别具有不同的特点和应用条件，应该根据配电网实际情况采取不同的方式或者综合多种方式提高配电网的电压。下面对这3种方式的原理及应用特点进行分析。

1.1增大导线线径

电压降可用公式ΔU=(PR+QX)/U计算得出，可以看出，当输送一定的功率时，如首端电压及无功功率保持不变，降低线路电阻R、降低线路电抗X均可使电压降降低。由于线路电抗随配网线路线径大小变化不大，故只能通过增大配网线路线径来降低线路的电阻R从而降低电压降。这种方式主要应用在线路线径小、输送功率较大、功率因数合格的场合，优点是可以降低配电网线损，不用增加设备而增加运行维护工作量，可以提高配网线路输送容量；缺点是投资较大，改造周期较长。

1.2增加无功补偿

从电压降公式可以看出，当输送一定的功率时，如首端电压及线路参数保持不变，降低无功功率也可使电压降降低。这种方式主要应用在功率因数不合格、无功功率较大的场合，优点是可以降低配电网线损、投资较小，缺点是增加设备而增加运行维护工作量。

1.3增加电压调节器

电压调节器主要是通过在线路的合适位置安装可以调节变比的自耦变压器来实现电压调节。优点是可以根据潮流流向正向和反向调节，调节效果明显且幅度较大，投资较小；缺点是增加设备而增加运行维护工作量，降低功率因数，增大线路损耗。

2柱上线路无功自动补偿装置

2.1柱上线路无功自动补偿装置原理

柱上线路无功自动补偿装置采集配网线路安装点的电流和电压信号，传送至控制单元，控制单元根据电流和电压信号检测功率因数是否在设定范围内。当线路功率因数低于某设定值时分组投入电容器组，当线路功率因数高于某设定值时分组切除电容器组，使功率因数保持在接近1的范围。电容器组的投切采用真空接触器，控制单元电源取自电压互感器，通过跌落式熔断器进行装置的投切。因此，该补偿装置完全实现了按线路负荷及无功的欠补情况投切电容器的功能，无需人工操作，无需接入低压电源，可以直接挂在配网线路上运行。电气主接线原理图如图1所示。

图1　柱上线路无功自动补偿装置电气主接线原理图

2.2应用柱上线路无功自动补偿装置需要注意的问题

(1) 合理选择装置安装地点。不管以降损节能为目的还是以调压为目的，无功补偿都以就地补偿效果为最佳，这是我们实施无功补偿总的原则。在此总原则的指导下，具体的布点原则有两条：一是电压过低的地方，二是负荷集中的地方[1]。配网线路往往采用的是放射性供电方式，由主干线和分支线组成。一般电压低的地方主要集中在主干线的尾端和部分负荷较重较长的分支线尾端。配网线路补偿地点可以选择在部分负荷较重的分支线前端，或者选择在主干线的2/3处，需要结合工程实践确定。

(2) 合理选择单台装置的容量。无功补偿应根据分散为主、就地平衡的原则，合理选择单台补偿设备的容量。单台补偿设备容量太小，全线需要安装的补偿装置总数就要多，从而造成投资浪费。单台补偿装置容量太大，就会降低设备运行的灵活性和补偿的精准度，导致局部过补偿和线损增加。针对目前配网线路的运行特点，一般补偿设备容量选择150～600 kvar、分成两组等容量或不等容量投切比较合适。

3广东汕尾某地区解决某条长距离配网线路电压低问题的方案

广东汕尾某地区一条长距离配网线路，配网干线长度约22.5 km。配网线路前半段为线径185 mm2的架空线路，后半段为线径70 mm2的架空线路，支线基本为线径35 mm2的架空线路。线路挂载67台变压器，总容量10 000 kVA，最高负荷4 500 kVA，负荷主要位于干线后段。其功率因数低于0.9，线路末端电压最低为7 kV，严重影响工农业生产及生活用电。

图2　计算分析过程

根据线路特点，决定采用多种方式进行改造。根据负荷分配情况，在线路末端2/3处和负荷较重的分支线处安装共3套柱上线路无功自动补偿装置(单台容量为600 kvar，分两组等容量自动投切)，将主干线线径加大为185 mm2，将其中一较长且负荷较重的支线线径加大为70 mm2。采用这两种措施后，基本能达到电压质量要求。计算分析过程如图2所示。

4结语

应用柱上线路无功自动补偿装置具有投资小、见效快的特点，对于提高长距离配网线路电压是一种有效的措施，特别是对于功率因数不达标的线路而言更是效果明显。

[参考文献]

[1]宋玉鹏.合理选择配网线路无功补偿的地点和容量，实现配网线路降损节能和电压无功的精细化管理[J].中国科技博览，2009(24)：255-258.