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Discussion on the Application of Series Capacitor Compensation in Solving the Low Voltage Problem of 10 kV Line Area
DOI: 10.12677/SG.2018.82016, PDF, HTML, XML, 下载: 964  浏览: 3,014

Abstract: Zhaoqing-Guangning 10 kV Gu Shui line (LGJ-150) which is about 14.5 km long showed no load. The Gushui public switch station is divided into 8 branches, Xuzhenjia, Li Xi, Hongqi, Mengkeng, Niu Qi, Zhoucheng, Xiangxia and Daping. Because the radius of the power supply is too long and the diameter of the line is too thin, the voltage of the branch line is different from the terminal to the end, and the voltage at the switch station is less than 9 kV. The power supply radius of Shikeng, the branch of Xiangxia is nearly 38 kilometers. In this paper, through the installation of smart grid 10 kV series capacitor compensation equipment in 10 kV line terminal switch device, we make the actual effect analysis of voltage. With the theoretical calculation, statistics and so on, we verify different functions of the device, for example: boost the voltage, improve power factor, reduce the loss, improve the adaptive compensation and so on. Based on the summary and analysis, it is of practical significance for popularization and application of low voltage problems caused by the long distance of power supply in mountainous 10 kV lines, which ensures the power quality and power supply stability in remote areas.

1. 概述

2. 10 kV古水线路现状的简介

3. 加装串联电容器补偿装置的设计方案

1) 根据线路参数计算线路电阻和线路感抗(已知线型和长度)。

2) 初始化：给定平衡节点(即变电站母线)电压为10.5 KV；设之后所有节点的电压为10 KV，相角为0；

3) 从线路末端开始逐步前推，由初始节点电压，求整条线路的功率分布；

4) 从始端出发，逐段回推，由步骤2)中的功率求各节点电压分布；

5) 重复进行步骤2)、3)，直到最后两次计算中各节点电压的差值小于0.0001 KV。得图1所示电压曲线分布。同时获得每个节点的功率数值。

6) 选取合适的串补布点位置。根据负荷情况选取合理的串补度，在目标节点前加串补Xc。根据式：

$\Delta U=\frac{P\cdot R+Q\cdot \left({X}_{L}-{X}_{C}\right)}{U}=\frac{P\cdot R+Q\cdot {X}_{L}}{U}-\frac{Q\cdot {X}_{C}}{U}$

4. 10 kV配网串联补偿成套装置运行效果分析

1) 线路情况

2) 分析依据

3) 效果分析

Figure 1. The main line voltage distribution curve (red heavy load without series complement, green heavy load adding string; Black light load without string supplement; blue light load plus serial supplement)

4) 自适应效果分析

Figure 2. First schematic diagram

Table 1. Series complement parameters

Table 2. State comparison of series compensator

5. 结束语

1) 显著地改善线路末端电压水平。在装置投运后，在负荷水平正常波动的情况下，数据显示配变电压均能稳定保持在223 V至236 V左右的范围内。无论线路轻载还是重载，串补充分显示了其“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(10 kV左右)。

2) 在负荷相近的水平下，线路典型配变的电压自190 V提升至220 V以上，功率因数由0.86提升至0.94。

3) 串补装置投入后电压提升，功率因数也得到提升，因此在输送功率相同的情况下，线路电流降低，线损也得到了有效降低。根据“等效日最大负荷小时”T = Σ(P12 + P22 + P32… + Pn2)/Pmax2进行计算，其中P1至Pn为将当天的负荷分为n段，Pmax = 5MW：

T = (1.62*6 + 32*3 +52*5 +42*5 +22*3 + 12*2)/52 = 10.45小时

4) 在所有负荷水平下均不会发生过补偿现象。

 [1] 程文, 卜贤成, 王杏芸. 低压无功补偿实用技术[M]. 北京: 中国电力出版社, 2013. [2] 张利生. 电网无功控制与无功补偿[M]. 北京: 中国电力出版社, 2012. [3] 盛万兴, 王金丽. 农村电网电压质量治理技术与应用[M]. 北京: 中国电力出版社, 2012. [4] 中国电机工程学会城市供电专业委员会, 组编. 李天友, 主编. 配电线路[M]. 北京: 中国电力出版社, 2009.