10kV快速开关型串联补偿装置运行效果分析与研究

电力专栏　譬◇囊　徐宏　，孙毅卫　，沙玉楠。　（１．陕西省地方电力（集团）有限公司延安供电分公司，陕西延安７１６０００；２．陕西地方电力集团公司西安７１００００；３．陕　西数邦电子科技有限公司，西安７１００００）　摘　要：以薛岔１３３线路安装的１０ｋＶ快速开关型串联补偿装置为例，对其运行状况进行分析，并研究装置对线路　电压质量及线损的改善效果。　关键词：串联补偿装置；低电压治理；线损；自适应；无功补偿　Ｏ引言　近年来，随着社会经济的快速发展，居民的用电　量大幅度增加。在部分长线路、末端负荷较重的农网　中，存在电压质量问题，影响居民的生活、生产水平。　１０ｋＶ快速开关型串联补偿装置对解决“低电压”和线　损问题具有显著的效果。以薛岔１３３线路投运的串补　装置为例，对其运行和效果进行分析。　１概述　吴起县薛岔１３３线路由１１０ｋＶ沙集变电站出线，　线路全长１２６．９ｋｍ。其中，主干线长３１．９ｋｍ。主干线采　用ＬＧＪ一９５裸导线。全线配电变压器容量８９６０ｋＶＡ，最　大负荷率５０％左右。功率因数０．９。　线路供电半径长．末端负荷较重，且末端主要集　中了一些容量较大的灌溉用变压器．无功缺口较大，　尤其是在夏季灌溉期间，线路末端存在严重的“低电　压”问题。近两年运行中末端电压持续在８．３ｋＶ左右，　线损率在８．０３％～９．９％之间。为解决线路的“低电压”　问题．经陕西省地方电力（集团）有限公司延安供电分　公司详细研究讨论，决定在线路上安装１０ｋＶ快速开　关型串联补偿装置，以解决线路末端“低电压”问题，　提高线路功率因素。降低线损。　ｌＯｋＶ串联补偿装置是治理配电线路“低电压”的　新技术，其原理是在配电网中串联一组电容器，抵消　输电导线的感抗，减小线路的电压降落。补偿度小于　１，相当于等效“缩短”了线路的物理长度．减小了线　路的等效阻抗，有效降低了线路损耗，提高了线路上　的电压。串补技术与传统补偿技术相比具有以下优　点：高效解决长距离大负荷线路“低电压”问题：有效提　作者简介：徐宏（１９６８一），高级工程师，研究方向为电力系　统及其自动化。　收稿日期：２０１６—０７．３０　ｌ　１９　ＷＷＷ．ａｕｔｏ—ａｐｐｌｙ．ｃｏｒｎ　自动化应用　高线路输送效率，减小线路损耗，提高送端功率因　数：即时并连续发挥电压补偿作用．减小电压波动和　闪变；改善大型电机负荷特性，提高电网稳定特性。　２理论仿真效果分析　薛岔ｌｌ３线路基本情况如表１所示。延安薛岔线　稳态仿真无串补时电压分布如图１所示，串３００￣Ｆ电　容后电压分布如图２所示。　表１薛岔１１３线路参数　Ｒｕｓｌ　Ｂｕｓ２　ｓ　ｕｓ３　ｓｕｎ　ｓｕｓｓ１藤　Ｑ０３４ｋＶＲＵＳｌＪ　　＝１０８　９７２ｋ　Ｖ￣　Ｒｌ，　９．８１ｋ￣ＲＭＳＩ　Ｌ　肆ＳＵＳ６　ｌ８．　７墓Ｓ．￣ｎｔＶＲＭＳＵ　　Ｓ７　￣　ＩＳＳ＇：，　搿一　Ｐ．＇。　Ｏ　ｈｍ　ｌ，．ｍ　．－　ｅ　３６￣ｊｗ　：　９　８５ｋ裟ＶＲＭＳ　ＩＪ８毒　９　２ｋＶ　ＨＭＳＨ．　８￣ｋ　ＶＲ　Ｍ　ＳＩＪ　熊　…　　－墓ｉｉｌ　Ｕ＝ＩＯＡｋＶ　ｅｏ￣　８８　ｇ　３９ｋｖ　ｌ￣…）３３９　秭　’２…ｈｆ”ｏｏｒ。＾“＾¨＿ｍ　图１　无串补时电压分布图　鸯　ｓｔｓ，　群…ｓ９　３ＩｋＶ　　图２加装串补后电压分布图　电力专栏　通过仿真计算分析可以看出：　负荷最大时，串　｜铂　】Ｉ　ｍ　Ｊ　９，５ｆｉ９　　ｉ％水　＇　＇．　ＩⅫ　补投入前．主线路末端电压为８．３９ｋＶ，电压较低，不满　足电压合格率要求；主干线ｌ５８＃前端串补投入后，线　—ｒ—砭　—１＿—　：　拍１　盯∞∞ｄＢ啪　加１　０　３部｛晰　路末端电压南８．３９ｋＶ提升到了９．３１ｋＶ，满足电压合　格率要求，保护了用电设备的安全。　装置参数：额定Ｔ作电压１０ｋＶ：额定Ｔ作电流　　｝・卿日ｑ椭　一　＇瑚　埘　　｛‘　１　∞　１ｍ　∞１６　－　骶蛐。８　哪　９　Ｓ鄂　。ｏ０　曲＇６　７一∞ａ６啪　，ｎ瑚　，ｎ曲。　＇船仲　６ｏ，ｅ￣ｏ　’ｅｍ　　ｆｎ＇∞　曲＇Ｓ　－∞０￣：４７：０７　ｒ—五丽—１—面　｝｛　１５０Ａ；补偿电容容抗１０．６　：单相电容器的额定容最　４ｌ５．５ｋＶａｌ・；额定丁作频率５０Ｈｚ　萄磊磊菇磊　～越１￣－０７－　０枷０８　一面　１０，３８。　［　＝］＝　亟　ｎ，＂　一　菇丽…・—菌　ｌ竺竺　；∞＿蜘　３实际运行效果分析　３．１运行分析　２０１６年７月２２口，串补装置在薛岔线９３＃｛＝＿｛：成　图５补投入前后电压值　ｌ３３线全线电压合格，满足生活和生产刖电，提升了届　民生活水平和对陔公二Ｊ的满意度　功安装。晚上８点线路送电．此时负荷较轻，从申补外　旁路开关町以看剑电流为２５Ａ左右，电压存１０．１ｋＶ　左右，无需投入串补，冈此将　补置于自动。　安装点　３．２线损分析　２０１５年、２０１６年线损如表２、表３所示。　表２　２０ｌ５年线损表　一　电压低于９．８ｋＶ且持续３０ｒａｉｎ时，串补将自动投入。７　月２２日送电后安装点电压电流如图３所示．．　÷　，…蔗啼…　，　＿　ａ＃・　图３　７月２２日送电后安装点电压电流　７月２３日６：１Ｏ，安装点电压低于９．８ｋＶ，并一Ａ　持续到６：４０。６：４０时，串补内旁路开荚断开，２ｍｉｎ后，　外旁路断开，串补投入，　，从９．６８９ｋＶ提高到　１０．３９９ｋＶ，　从９．５９０ｋＶ提高到ｌ０．２８９ｋＶ　，　串补投入前后电压曲线埘比如【冬１　４所示，电压值　如图５所示　Ｉｈ表２、表３可知，２Ｏｌ５—２０１６年薜岔ｌ３３线路线　损最高为９．９％，最低为８．０３％，平均线损８．４％。　《关于改善农网电压质量与降低线损措施的探　讨》巾提高供电电压降低电能损耗的计算公式：　△Ｐ％＝『ｌ—ｌ／ｆｌ＋ｏ／１００）　］×ｌ００％　式巾，ＡＰ％为有功损＿火，　为『乜压提商的酉分数　图４　串补投入前后电压曲线对比　串补投入后电压提升了７００Ｖ左右，达７．３％。实　测安装点后的沙集村川户电压从２１５Ｖ提升到２３１Ｖ，　计算薛岔１３３线路安装串补后降低的线掀为：　△，Ｊ％＝『ｌ一１／（１＋７．３／１００）　］Ｘ１００％＝ｌ３．１４４％。７ＪＩｆ串补后　线损为：９．９％一９．９％×１３．１４４％＝７．８％　线损降低了：　９．９％一７．８％＝２．１％　末端电压从８．７ｋＶ提升至９．４ｋＶ。安装串补后，薛岔　（下转第１２３页）　自动化应用　２０１６　１　Ｉ期　Ｊ２０　电力专栏　１／３，推广更容易。　装材料的施工工艺等，在反复的温差变化中水分子可　随着生产工艺的改进及机械强度的提高．复合绝　缘子充当耐张绝缘子成为可能。各种极端试验研究表　能侵入界面，导致电性能明显下降，增大复合绝缘子　击穿危险。特别是在极寒地区，硅橡胶性能必须保持　稳定．避免脆化变硬，因此复合绝缘子必须具有优异　的耐高低温性能。　明，对于耐张串实际运行中可能出现的拉伸、扭转、弯　曲、振动等各种载荷，复合绝缘子均能承受，且机械性　能受影响较小。　５结语　复合绝缘材质具有耐湿污性能好、抗震性能好、　４复合绝缘材质待解决问题　（１）复合绝缘材质老化问题。复合绝缘材质老化　问题分为耐电老化、耐紫外线老化、耐雾老化及耐酸　雨老化等，特别是高海拔紫外线强度较大的地区，耐　紫外老化性能就显得更为重要，必须要求外绝缘材料　具有优异的耐紫外老化性能，从而保证复合绝缘子的　重量轻、运行维护方便及不易破碎等诸多优点。同时，　复合绝缘子仍有若干关键问题亟待解决，如复合绝缘　材质老化问题、长期机械特性有待进一步检验问题、　极寒脆化变硬及大温差性能问题等，需尽快制定制　造、设计及运行维护的系列标准，以便进一步在特高　压输变电工程中推广应用。　参考文献　使用寿命。　（２）复合绝缘材质机械特性问题。复合绝缘子机械　特性待提高，对于特殊设备如隔离开关用支柱复合绝　缘子、柱式断路器用支柱复合绝缘子等设备对复合绝缘　子都提出的较高的机械性能要求。为满足开关设备的　正常开合闸的要求，复合绝缘子必须保证一定的刚度。　（３）复合绝缘材质耐受大温差性能问题。温差对　复合绝缘子性能，特别对各界面密封性能影响显著。　由于绝缘玻璃钢管、法兰、护套之间存在界面，以及胶　［１］吴维宁，吴光亚，张勤，等．１０００ｋＶ特高压交流绝缘子的　使用及运行特性［Ｊ］．高电压技术，２０１１，３７（１）：１５—２０　［２］南敬，李学林，徐涛，等．７５０ｋＶ防冰型复合绝缘子冰闪　实验研究［Ｊ］．电力建设，２０１４，３５（１０）：４７—５１　【３］杨熙，喻新强，尚勇，等．７５０ｋＶ输电线路复合横担均压　特性［Ｊ］．电网技术，２０１３，３７（６）：１６２６—１６３１　（上接第１２０页）　２０１５年加装串补后，年节电量为６２．８７万ｋｗｈ。　轻载还是重载．串补充分显示了“电压提升的效果和　负荷水平成正比：负荷水平越重，提升效果越明显；负　荷水平越轻则提升效果越小”的“自适应”特性，可保　证全线电压稳定在理想范围内。　从数据分析，２０１６年负荷比２０１５年重，串补效果更　好，节电效果更明显。　３．３低压线损分析　国家电网公司组织公司系统开展了负荷实测及线　损理论计算与分析工作。其中１０ｋＶ，３５ｋＶ，３８０Ｖ配电　网是电网损耗的重损层，超过了电网总损耗的一半。　１０ｋＶ中压线路占线路总损耗的２４．７％。３８０Ｖ低　４结语　自薛岔１３３线路串补装置投运以来，运行稳定．　效果良好．是解决“低电压”和线损问题极为有效的设　备，适用于长距离输电且末端负荷较重的农网。　参考文献　［１］周晓燕．浅谈农村电网中的线损管理［Ｊ］．科技促进发展（应　用版），２０１　１（０４）　【２］刘治新．关于改善农网电压质量与降低线损措施的探　压线路占总损耗的２０．２％，低压线路与中压线路的损　耗比大约为０．８１８。提高中压线路电压可降低线损，同　理，提高低压线路的首端电压，也可降低线损。　低压降损率为２．１％ｘＯ．８１８＝１．７１７８％．以２０１５年为　例，低压年节电量为６２．８７ｘ０．８１８＝５１．４２８万ｋｗｈ。则　中、低压年总节电量为６２．８７＋５１．４２８＝１１４．２９８万ｋＷｈ　讨［Ｊ］．中国新技术新产品，２０１０（２３）　［３］曾素滢．电力企业无功电压管理［Ｊ］．科技传播，２０１２（１２）：　４２．４４　３．４自适应效果分析　在装置投运的一周时间内，串补安装处线路的电　流变化范围为７２～９１．４Ａ．安装点电压在１０．１５～１０．３５　之间。在负荷水平波动的情况下．所采集的数据显示．　［４］高生军，张浩，姬强．１０ｋＶ串联补偿装置在低电压治　理中的应用［Ｊ］．自动化应用，２０１６（５）　［５］许炳焕．浅析农网电压质量的改善与降低线损措施［Ｊ］＿　中国新技术新产品．２０１４（２２）：４８—４９　配变电压均能保持在２１５～２４０Ｖ的范围内。无论线路　１２３　ＷＷＷ．ａｕｔｏ—ａｐｐｌｙ．ｃｏｍ自动化应用