饋線自動調壓器的應用
摘要：采用新型的有載調壓裝置，可改善中低壓線路電壓質量。文章介紹了使用饋線自動調壓器對提高電網(wǎng)電壓質量的作用，并對使用自動調壓器產(chǎn)生的經(jīng)濟效益進行了分析。
關鍵詞：電壓質量；饋線調壓器；經(jīng)濟運行
農網(wǎng)線路中仍存在一定數(shù)量供電半徑超過國家規(guī)定的遠距離線路，線路末端電壓難以保證，功率因數(shù)達不到要求，線損較大，用戶受電端供電電壓偏低的情況。因此，提高電能質量對農村經(jīng)濟發(fā)展具有重大意義。
1 我國農網(wǎng)普遍存在的問題
目前，低壓農網(wǎng)中普遍存在配電變壓器分布散、安裝點多，一條線路上往往裝幾十臺配電變壓器，甚至上百臺；線路長，一般每條線路主干線加分支線，約在十幾千米到幾十千米之間；線路負荷率低，線損率大，負荷隨晝夜、季節(jié)變化大；配電網(wǎng)絡布局陳舊，線路導線老化，難以承受新增的配變容量，由于環(huán)境因素更換導線比較困難；線路結構簡單，為放射型，部分分支線路電壓質量不合格，配電自動化程度偏低；停電工作次數(shù)多，每年事故停電與計劃停電，一條線路平均停電次數(shù)多達十幾次。隨著城鄉(xiāng)經(jīng)濟發(fā)展和群眾生活水平的提高，人們迫切希望提高電壓質量和供電可靠性。因此，探討提高配電線路電壓質量的辦法，已是提供優(yōu)質服務和開發(fā)農電市場的重要課題之一。
2 幾種提高電壓質量方案的比較分析
為保證電壓質量，中低壓配電網(wǎng)中的調壓手段及措施主要有以下幾個方面：變電站主變壓器的有載調壓；改善線路的無功功率；改變線路參數(shù)；新建變電站。
這四種調壓方式是當前我國農網(wǎng)用來改善電壓質量的辦法，經(jīng)多年的實際運行效果，對這四種方式比較如下。
調節(jié)主變壓器的輸出電壓，既可以改變電壓水平，又可以改變系統(tǒng)的功率分配，目前大多數(shù)變電站的主變壓器都采用這種調壓方式。在這種方式下，根據(jù)系統(tǒng)負荷情況來調節(jié)主變的分接頭，使變電站出線電壓滿足預定的要求。由于調節(jié)的依據(jù)只能是變電站母線為基準，即將母線電壓水平限制在一個預定的范圍之內，以期在以母線為基準的一定供電半徑內滿足電壓偏差要求，但無法滿足長距離供電線路末端電壓要求，而變電站母線又會有多條出線，各條出線的負荷曲線也各不相同，壓降也不同，不能保證所有線路的電壓都滿足要求，因此這種調壓方式靈活性、針對性差，當饋線復雜時往往會造成距離變電站近的地方電壓偏高，距離變電站遠的地方電壓偏低。
采用無功補償改善系統(tǒng)的無功功率，可以提高末端用戶的電壓質量。戶外電容器補償是目前唯一廣泛應用在農網(wǎng)系統(tǒng)的電壓調整措施，體積小，安裝方便，實現(xiàn)了分散補償。但是，農村配電網(wǎng)上安裝的電容器大多需要人工操作，不能自動投切。而且有些地區(qū)低谷負荷運行時，投入補償電容器后使電壓過高，進一步增加配電變壓器的鐵損，從而增加了線損。更為關鍵的是，電容器補償主要是提高線路的功率因數(shù)，調壓效果很有限，僅僅依靠電容器補償，并不能解決由于線路長、導線截面細、電阻引起的電壓降低問題。
改變線路參數(shù)，增大導線截面，合理減少系統(tǒng)的阻抗，也是電壓調整的有效途徑之一。例如盡量縮短供電半徑，采用粗截面導線。而加大導線的截面意味著增加材料消耗和建設成本。另外，電壓損失不僅與線路電阻有關，而且與線路的電抗有關，導線截面的加大對電抗的減小作用卻不明顯。這種方法只是在負荷功率因數(shù)較高、原有導線截面偏小的配電線路中才比較有效。
新建變電站雖然可以從根本上解決電壓偏低的情況，但是工程造價高，投資建設新的變電站要耗費大量資金，得不到相應的經(jīng)濟效益。
以上四種調壓方式與自動有載調壓器對比見表1。
表1 四種調壓方式與自動有載調壓器對比
3 自動調壓器的特點
10kV饋線自動調壓器是通過調節(jié)三相自耦變壓器的變比來實現(xiàn)輸出電壓的穩(wěn)定。具有以下幾大優(yōu)點：整套裝置容量大、損耗低、體積小、便于安裝維護；自動跟蹤電壓變化，調整三相有載分接開關檔位，動作可靠，調整電壓精度高；可以根據(jù)需要調整電壓基準延時動作，可設定允許范圍、動作次數(shù)，其設置的參數(shù)靈活；準確顯示設備輸出端電壓、電流、日動作次數(shù)、總動作次數(shù)、當前檔位、并具有最高檔和最低檔指示、檔位上限下限保護和動作限時功能，有效提高了可靠性；設備自帶的控制器具有過載、欠壓保護，當線路處于過流、欠壓狀態(tài)時，控制器自動閉鎖；設備自帶的控制器采用工業(yè)級控制芯片，可靠性高，抗干擾能力強，可適應戶外惡劣環(huán)境。
4 運行效果分析
以寧夏固原供電局三營分局所轄三營變電所，115楊郎線的實際情況進行經(jīng)濟效益分析。
固原供電局的115楊郎10kV線路，該線路主干線全長14km，變壓器總容量10766kVA，變電站出口電壓10.5kV，導線為LGJ-120和LGJ-95型鋼芯鋁絞線，線路較長，負荷較重，使這條線路末端的電壓較低，經(jīng)測量線路的末端電壓最低值僅為7.1kV。此時選擇安裝一臺3000kVA調壓器，安裝位置如圖1所示：
圖1 調壓器安裝位置
在安裝調壓器前，安裝點的電壓為8.37kV，安裝以后，安裝點的電壓升高，線路末端電壓有了很大的改善，經(jīng)實地測量線路末端電壓為10.46kV，有效的保證了末端用戶的用電需求。安裝前后線路測量數(shù)據(jù)如表2。
表2 安裝前后線路測量數(shù)據(jù)
從安裝點到線路末端的距離約為5.23km左右，輸電線路為LGJ-95型導線，線路電阻R為1.79389Ω。
安裝點電壓為8.37kV，經(jīng)調壓后變?yōu)?0.46kV。
經(jīng)計算，去掉調壓器的最大損耗9.53kW，節(jié)能為10.11kW，則設備一年總節(jié)電量為88563.6kWh，每kWh按5角計算，單臺設備年直接經(jīng)濟效益約4.43萬元。
以上節(jié)能分析只是針對饋線自動調壓器，提高線路電壓質量后，對線路降低損耗的影響，電壓質量提高后，對設備經(jīng)濟可靠運行、電網(wǎng)經(jīng)濟運行等的改善，都是顯然易見的。
綜上分析，認為在電力網(wǎng)中應正確使用饋線調壓器，能夠有效提高電壓質量，保證電壓的合格率，提高電網(wǎng)線路的輸電能力，延長變電所供電半徑4～12倍，真正做到電網(wǎng)的安全、經(jīng)濟、優(yōu)質運行。