赵新文
(彰武县农电局，辽宁省 彰武县)
摘要: 文章论述了如何解决农网电压质量的问题.农网的配电特征是,负荷分布广,传输距离长.这样就导致了线路损耗大以及线路末端电压不能符合国家标准.采用在线路中加装调压器可以很稳定,可以很经济地解决这一问题。
关键词: 调压器;电压质量;
摘要: 该文论述了如何解决农网电压质量的问题.农网的配电特征是,负荷分布广,传输距离长.这样就导致了线路损耗大以及线路末端电压不能符合国家标准.采用在线路中加装调压器可以很稳定,很经济的解决这一问题
关键词: 调压器; 电压质量;
中图分类号：TM423
电压的高低是衡量电压质量的重要指标之一。彰武县农电局自1999年进行农网改造以来，通过新建变电所，改造老旧线路，加大导线的线径，更换高损耗用户变压器以解决农网线路损耗过大，电压质量不合格的问题已有所解决。因历史形成，我局供电区很多地区存在着10kV配电线路过长，负荷过大的情况，通过近几年的线路改造加大线路导线的线径，但是不能完全解决问题：彰武县农村电网除供农业负荷外，还有很大一部分地方工业、交通运输、小城镇照明灯负荷，现有调压措施只有调整变电所变压器有载分接头来改变输出电压或投切电容器补偿无功，在这种调节方式下，变电所供电区域的电压均发生变化，调节的依据只能是保证大多数线路供电质量，不能解决末端线路电压问题。同时频繁的调节主变分接头对主变的安全运行也十分不利。因此，为了达到保证整个配电网供电质量合格的目的，决定对特定的线路进行单独的电压调整。2004年我局电网改造基本结束，但10kV苇子沟线、阿尔乡线供电质量问题较严重，存在着电压质量不达标的问题，因此在10kV配电线路上安装了COOPER 公司的VR-32型调压器。经过3年时间运行，我们认为在配电线路安装串联自动调压器，自动进行整条线路的电压调整，使线路的电压合格率接近100%，这样不但保证了用户用电设备的安全、降低了能耗、延长了使用寿命，而且降低了线损。
1 设计功能及原理：
2004年根据我局当时电网现状，设计要求串联自动调压器实现以下功能：
(1)电压显示功能
可以在控制箱中通过转换开关监视数码显示的“基准电压”和“线路实时电压”。
(2)调压显示功能
利用调压选择开关，将线路自动调压器置于自动或手动运行方式。当选择开关手动时，线路自动调压器不受自动控制系统的控制，可利用“手动操作”的“升压”、“降压”和“停止”开关进行手动操作，其升降或动作延时过程由“档位显示器”右边的指示灯确认。“档位显示器”右边的指示灯确定目前线路自动调压器所处的挡位。
(3)灵敏度调节功能
对于系统电压有充分的“灵敏度”去跟踪,随后根据控制器的判断调节分接头达到稳定电压的目的。
(4)延时设定功能
可对有载开关动作任意设定延时时限。
(5)自动复位功能
“复位功能选择”开关能使线路自动调压器可以正常运行，当开关在“复位”时，即停止自动或手动调压，线路自动调压器自动置于固定分接头位(本装置为电源与负荷侧直接联接)并维持此状态，调压器变比为1:1。
(6)保护功能
当调压器控制电源断电或出现其他异常情况，线路自动调压器会停止自动调压状态，自动转到电源与负荷直接联接状态。
当需要线路自动调压器脱离运行系统时，可采用旁路隔离开关，在不停电的情况下，脱离运行。也可在不停电的情况下投入运行。
根据以上设计功能，通过选择对比，我局采用了COOPER公司VR-32调压器，确定在这苇子沟线和阿尔乡线上安装线路串联自动调压器以达到供电质量达标的目的。
COOPER公司VR-32调压器介绍:库柏公司生产的VR-32线路电压调节器(调压器)是一种用来调节配电线路电压(10kV-35kV)，专注改善电网电压质量，保证用户末端电压在标准范围之内的一种电气设备。
原理：VR-32电压调节器是一种带抽头的全自动线路调压器,其工作原理相当于一自耦变压器。它连续监视并平滑的调节它的输出电压，通过自动改变抽头位置使其输出电压保持在要求的电压范围之内(如图1所示)。
图1 VR-32电压调节器工作原理图
调压器作用示意图:
图2 图3
图4 图5
图2～5 调压器作用示意图
说明:线路传输的过程中,由于负载及线路自身阻抗的影响,会产生一定的压降(如图2、图3所示),并且随着用电负荷越大,输电距离也会相应延伸,导致的压降也越大.如果不加调节,线路中端或线路末端的电压质量将会受影响(如图4所示).安装调压器后,将会使整条线路的电压保证在一定范围之内(如图5所示).
2 安装地点的确定
通过测量线路最大负荷时的电压降和理论计算，确定安装地点：
在最大线路负荷时，测量沿线各段的用户最低电压，测到第一个电压最低值低于允许值时，就安装在该点的前一段，在不影响用户最高允许电压的情况下，尽可能向首端方向靠拢，提升线路电压，以降低线路损耗。
计算方法：
已知线路的每段阻抗Z和最大负荷时的电流I0，以及最大负荷时线路首端变电所的出口母线电压U0，根据下式计算其安装地点。
U0-Σ(I01Z01+ I02Z02+ I0nZ0n)≥Uzx (1)
Uzx是用户最低允许电压，
线路安装串联自动调压器前后电压曲线比较(如图6所示)
图6 线路安装串联自动调压器前后电压曲线比较
负荷S1 S2 S3 S4 S5
Z1 Z2 Z3 Z4 Z5
I2 I3 I4
I01 I02 I1
UE
U2X
U0
U线路电压 调压器安装地点 负荷重心点
线路装串联调压器后的电压曲线
串联自动调压器
最高允许电压线
装前最小负荷电压线
额定电压线
装后最小负荷电压线
装后最大负荷电压线
最低允许电压线
装前最大负荷电压线
装前最大负荷电流
装后最大负荷电流
线路长度
3辽宁彰武调压器运行情况
现以苇子沟线为例说明辽宁彰武调压器运行情况。彰武苇子沟线路负荷分布情况及调压器安装地点如下:
表1彰武苇子沟计算背景如下:
电压等级10kV
线路装机总负荷7700kVA
调压器安装地点9#与10#之间(实际苇子沟线115#杆)
安装调压器规格150A(安装点电流负荷调压器容量)
安装调压器数量2台
线路平均功率因数0.9
主干线长度11.6km
主干线线径LGJ95
支线线径LGJ70
主要计算公式:
1) I=S*O.8/U0
2) UJ=I*R
3) P=I*I*R*COSθ
备注: 1)S:节点容量
2)U0:线路节点电压
3)UJ:压降
4)P: 损耗有功功率
线路电压质量分析
线路不同负荷率下,投退调压器最低10kV末端电压,如图7所示:
单位(kV)
图7 VR安装前后电压变化示意图
经济效益分析
线路不同负荷率下,投退VR调压器线损柱图如下:
单位(kW) 图8 线路不同负荷率下,投退VR调压器线损柱图
表2 线路不同负荷率下,投退VR调压器线损表
负荷率线损/kW
VR安装前(1h)VR安装后(1h)减少线损(24h)减少线损率
20%17.7619.5500
30%40.6640.9200
40%73.9271.46603.5%
50%117.8110.81686%
60%172.57159.563108%
70%233.721252110%
4 结论
安装调压器后,即使线路的负荷率达到70%,整条线路的电压仍能保证在国家允许范围之内; 另外负荷率越高,压降越大,线损越多,那么安装调压器后,使得线路的损耗由于压降的降低而减少.从线损表中我们得出,在相同的负荷率情况下,安装调压器后线损降低最多可达10%。
其它经济效益,由于电压的升高也能带来一定的收益：
例如:白织灯电压上升10%，售电量增加21%。
在一定的输出负荷下运行，一般的来说用电主要设备异步电机、变压器等的有功损耗为铜损也就是说它的损耗与电压平方成反比:
(3)
另外，按电压升高1%，无功减少2%～3%的规律计算，电压上升10%，线路无功损耗可减少20%。
线路串联自动调压器投资少而提高最大运行负荷时的电压所带来的经济效益还是相当可观。
通过安装线路自动调压器可以保证特定线路电压质量达到国家标准，提高广大农网用户的生活质量，满足企业的生产需要。同时线路自动调压器易于安装、施工周期短可以大幅度降低停电时间，保证广大农网用户的正常生产、生活用电的需要，具有广泛的社会效益。