10kV配网串联补偿方式研究及运行效果

马利

摘 要： 串联电容器补偿技术在低电压治理领域主要起到改善配網线路全线电压分布、提升线路中特别是末端低电压的作用。适用于需要改善电压质量、功率因数、电能输送能力的10kV配电网长线路，特别是跨越山区、负荷重或存在大型工业负荷的农村配网线路。本文基于串补装置在平阳海滨855线的典型应用，结合理论和工程两个方面，论证了串联补偿手段对低电压治理的效果。

关键词： 串联电容器补偿;线路;电压

1. 引言

线路导线与线缆呈感性，线路长度与感性阻抗呈正比，因此越长的线路其末端电压降相对越严重，电能输送能力也越低。特别是末端负荷分布较多的情况，低电压的现象也更为明显。在该类线路中采用串联电容器的方式，减小线路等效电抗，提高线路的供电能力，可有效降低线损，提高功率因数，提升线路电压水平，具有良好的经济和社会效益。

概述串补的特点和功能主要有1：

1）串补可有效改善全线电压分布，解决低电压问题;

2）串联电容器下游线路的负荷发生了大幅度变化时（如大容量电动机启停），电容器补偿的电压能随之实时变化;

3）具有“自适应”电压调节和实时响应的特点，电压与无功补偿量随线路电流的变化而实时调节;

4）降低了有功损耗，获得不可忽视的经济效益。（因线路电压水平与功率因数的提高而降低了电流值，从而降低线损）

2. 串补应用工程介绍

2016年1月22日于国网浙江平阳海滨855线成功投运。装置通过了轻载期（春节期间）和重载期等不同工况的实际考验，连续稳定运行至今，并取得了显著的节能降耗效果。

国网浙江平阳海滨855线全长31.1公里，供电半径为17.1公里，配变总容量为17.785MVA，主干线为JKLYJ10KV-240导线，同时沿线有多处距离不等的电缆联接。根据历史数据统计，在最大负荷总量为5.56MW时，全线负荷率接近35%，线路末端电压低于8kV，线路用户的用电受到严重影响。

该10kV配网串补装置运行中的实测数据显示，在出线段有功功率为5.09MW时，装置可使线路末端电压提升达 1500V，在确保10kV母线电压在10.5kV 的前提下，线路末端电压可以达到 9.4kV;功率因数从补偿前的0.9以下，提高到补偿后的0.96以上。 串补装置投入后线路有功功率损耗由1054kW减少到708kW，按最大负荷利用小时三分之一来计算，仅降低线损一项每年即可节电约101万度。

3. 串补应用效果分析

3.1线路情况

平阳海滨855线，线路全长31.1KM，供电半径为17.1KM，主要为居民生活用电，15公里处有一个大的分支线大约有2000负荷，主要为工业电镀用电，15.6公里处搭十几台基建专用变。据数据统计，在最大负荷电流为5.56MW时，全线负荷率接近35%，线路末端电压低于8kV，线路用户的用电受到严重影响。串补方案的设计线路总长近18公里，最大负荷时电流按300A、配变总容量为17.785MVA。

3.2分析依据

串补装置于2016年1月22日投运。装置通过了轻载期（春节期间）和接近重载期（刚投运的第一周内）的考验。以下针对2月9日从用户监控系统读取的历史记录数据，并通过粗略估算，以及配电线路潮流计算程序对投运前后的效果进行分析。

具体记录数据有2016年1月21日（投运前）和2016年1月24日（投运后）的：海滨线出线变电站10KV母线电压、海滨线出线电流、海滨线出线功率因数、线路末端用户高压侧电压。

3.3投运前后效果分析

表一为2016年1月21日（投运前）和2016年1月24日（投运后）的同一时间点（9：30AM）记录数据

投运前后两天（21日、24日）的负荷不一致，因此不具备可比性。但是根据这两组数据可以做简单的估算。估算的依据是电压降和功率成正比，也和电流成正比：

当出线电流为300A，串补装置投入时压降为：

10200-9100=1100（V）

当出线电流为260A，串补装置投入时压降为：

1100*260/300=953（V）。

当出线电流为260A，串补装置没投入时压降为：

10400-8700=1700（V）

当出线电流为300A，串补装置没投入时压降为：

1700*300/260=1961（V）。

将上述结果和表一结合起来就可以得出在两种不同负荷情况下，串补装置投入后的电压改善效果如表二所示：

从上表可以得出如下两点结论：

1）当负荷较重时，串补装置投入后对线路末端电压有明显改善。

2）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，具有明显的“自适应”功能。

3）显著提高线路功率因数。从补偿前的0.9以下，提高到补偿后的0.96以上。在1月24日9：30AM同等负荷水平下， 串补装置投入后线路有功功率损耗由1054kW减少到708kW，按最大负荷利用小时三分之一来计算，则每年可节电约101万度。而且在所有负荷水平下均不会发生过补偿现象。

结论

经效果分析可验证串补工程能够显著改善线路末端电压水平、显著提高线路功率因数、显著降低线路有功损耗。在所有负荷水平下均不会发生过补偿现象。本报告所列举的串补工程均有效缓解了用户迎峰度夏、工业新区等供电压力，减少了用户的停电，提高优质服务，取得良好的社会效益和经济效益。

参考文献

[1] 张良华等. 配电网固定串联补偿综合节能评估[J]. 电网技术，2016（01）.