摘要：该文通过选取一条典型的实际的10kV线路，运用潮流分析软件计算线路的线损，然后进行数据对比分析，提出了减少变电站10kV集中补偿，增加线路中的柱上无功补偿的无功优化建议。在改善电压质量上，提出了采用SVR馈线调压器调节线路电压取代传统的主变调节母线电压的建议。调压器能延长10kV线路有效供电半径，增加了高压电缆到居民小区实现的可能性。“就地的”、“分散的”补偿和调压，包括对无功与电压的，更节能、更有效是该文的主要思想。关键字：10kV配网；节能降损；柱上无功补偿；SVR馈线调压器中图分类号：TM727文献标志码：B文章编号:1003-0867(2006)10-0009-03国内经过大规模的电网建设与改造，10kV以及农村低压电网已得到极大的改善，绝大部分配电变压器更换为低损耗变压器，无功补偿也得到大规模的应用。目前10kV系统及以下的无功补偿通常由低压补偿与变电站VQC组成，通过低压的随机、随器以及跟踪补偿，多数工业配变的功率因数达到0.9以上，公共台区的功率因数也能达到0.85，加上变电站VQC的集中补偿，使10kV线路的平均功率因数通常都在0.92以上，线损降低到10左右。在不增加大的投资与管理工作量的情况下，如何再进一步减少线损呢？根据无功补偿分层补偿、就地补偿的基本原则，从变电站VQC集中补偿入手，将其部分容量分散到10kV线路中，在不增加补偿容量的情况下，通过对比看是否能降损节能。以下从一条10kV实际线路举例说明。类比无功补偿，电压调节也可以视为对电压的一种“补偿”。传统调压模式是主变根据母线电压调节，是面向电源的一种调节方式。近几年来发展的馈线自动调压器是一种只对线路调压的设备，它是面向负荷的，能在任何需要调节10kV电压的地方安装。由于使用调压器改善电压质量工期短、见效快，近几年得到了较快的发展。在改善电压质量的同时，调压器也延长了10kV的供电半径，这对缩短低压400V供电半径起到了一定的作用。110kV配网模型的建立图1为某实际10kV线路接线图，线路所带配变容量之和为11145kVA，干线由LGJ-95构成，长度为12.8km左右，负荷分布较散，平均功率因数为0.87，线路中已有75kvar的静补。上述数据符合我国多数10kV线路基本特征，因此举例具有代表性。图2为简化的接线图。图1　某10kV线路接线图图2　某10kV线路接线简图采用潮流计算软件，涉及线路干线与所有分支，配变可变与不变损耗，精确计算线路损耗等数据，进而比较。一般潮流计算软件将线路抽象为节点与分支的模型。分支用于表示线路中已有的设备单元，如导线、变压器、负荷、无功补偿等，每一个设备有且仅有一个分支与之对应。节点分父节点与子节点，通过两种节点，可以表征复杂的线路连接关系。潮流计算的结果由各个节点的电压、电流、功率以及分支的损耗等数据构成。因此在使用潮流计算软件之前，首先需要对线路进行节点编号，一般沿干线的杆号对节点按顺序编号。然后将设备参数输入到节点属性中，如线路的长度与线型，配变的容量、空载损耗与负载损耗等，负荷的有功、无功或功率因数，无功补偿的容量等等。输入软件的数据为线路的结构参数与运行参数。此外，由于负荷的未可知性，在进行计算之前，还需对负荷进行一些假设。通常将总负荷按配变容量进行分配，同时假设所有配变都配有低压无功补偿装置，功率因数为0.9。系统的负荷率按40考虑，线路的年利用小时数为5000h。由于已经充分考虑了分散的低压无功补偿，下面是变电站VQC的补偿与VQC和柱上无功补偿DWK结合补偿的比较结果。2数据对比分析我们对以下3种情况做数据对比分析。情况一：10kV电压等级的无功补偿仅有变电站VQC，其补偿容量为1800kvar。以下的比较都是基于同等的安装容量，即该线路上所有10kV无功补偿总容量为1800kvar。情况二：一部分容量的VQC变成线路中的DWK，选择负荷相对集中的地方作为安装点，安装容量按它所补偿范围内的负荷的无功选择，如图2中的安装点2补偿600kvar，变电站保留1200kvar。情况三：继续将VQC的容量后移，维持图2中安装点2的补偿容量600kvar不变，在安装点1补偿800kvar，变电站仅保留400kvar。对比数据如表1所示。表1　对比数据说明：以情况一下的线损为基准，年利用小时数按5000h，电价按0.5元/kWh计算，则情况二可节约（314.86-263.83）×5000×0.5=12.75（万元）。情况三可节约（314.86-231.72）×5000×0.5=20.78（万元）。通过数据对比可以发现以下事实。在10kV补偿容量相等的情况下，通过VQC或DWK的补偿对10kV线路出口的功率因数贡献基本相同，即只要保证补偿容量不变，线路总的功率因数基本不变，可见功率因数高不等于线损低，关键是负荷无功补偿基本原则，即尽量减少无功在线路中的流动。通过VQC向DWK的转移，线损下降了，向负荷中心转移得越多，损耗降低得越多，线损最多下降了2个百分点。以上比较都是在配变负荷功率因数都在0.9的情况下进行的，如果低压的分散补偿没有那么理想，对比差异更大。分析其原因，可以从图2的简化线路来看，负荷并非集中在线路出口附近，中部与末端也有大量负荷，如果仅有变电站无功补偿，则较远处的负荷所需的无功都要从变电站送出，这无疑增加了线路中的无功潮流，增加了线损。上述比较结果印证了无功补偿的“就地补偿”原则的优越性。此外，无功补偿在选取上还应注意投切方式，因为负荷总是在变化的。当负荷减小，如果无功补偿容量不变，则有可能过补偿，这对线路的安全运行是不利的，同时由于无功倒送也增加了系统的损耗。解决办法是采用多级投切的柱上无功补偿，将容量至少分到两组电容器，如300kvar可分为100kvar与200kvar，可实现100、200、300kvar三种补偿容量，减少了过补的可能性，从而使电容器的利用率大为增加。根据我公司多年DWK运行经验，采用线路中相对分散的高压无功补偿能有效降低线损。3分散调压与母线调压相对于主变分接头对母线的“集中”调压，调压器在线路中调压也可以说是一种“分散”的调压方式。它在最需要调压的地方安装，调压效果明显，与传统调压方式相比，它具有以下优点。调压灵活、方便。主变有载调压不能兼顾各条线路的个性，即10kV线路负载不同电压降也不一样，有的需要调压，有的则不需要。调压点位置的选取也各不一样，有的在线路出口，有的在中间，有的在后端。还有一些对电压质量要求较高的负荷，需要单独对这些负荷调节电压，可在该负荷前端安装调压器调节小范围内调压。可调节次数多。主变调压是通过分接开关在10kV的上一电压等级调节，由于电压较高，其可动作次数较少，这就限制了它的调压作用的发挥。调压器则采用自耦变压器在10kV电压等级上调节，10kV分接开关额定功率下的电寿命在5万次以上，机械寿命大于50万次。电压调节效果明显。主变为双绕组变压器，而调压器为自耦式。调压器的短路阻抗百分数比主变小得多，一般小于1，因此在带负载的情况下，调压器的调压效果好得多，但由于其短路阻抗较小，需要在其前端安装开关实现短路保护。风险较小。主变是10kV系统的电源，因此对主变的操作非常严格，有的主变虽然有有载调压的功能，也很少使用。调压器使用在线路中间或末端，能起到有效延长10kV供电半径的作用，假设在末端使用调压器将电压调节到线路出口电压，则可将供电半径延长一倍，达到30km左右，实际应用中离电源点较远的负荷，通过多个调压器串联，供电距离甚至可以达到80～100km。4结束语本文提出了10kV高压无功补偿与电压调节“就地”、“分散”解决的建议。即在高压无功补偿方面，适当减少变电站的集中补偿，将其根据负荷的集中程度分散安装在10kV线路中，成为柱上无功补偿，同时使用多级投切的无功补偿，能有效降低线损1～2个百分点；在改善电压质量上，将调压器作为主变调压的一种有效补充，改善了电压质量，减轻了主变的调压负担；此外在调压的同时能延长10kV的供电半径，减少了变电站的布点，给10kV电网设计带来了方便。