[发明专利]配电网10kV并联电抗器的优化配置及其补偿方法

说明书

技术领域

本发明涉及配电网感性无功补偿设备的优化配置以及投切控制，特别涉及一种适应小水电接入配电网的10kV并联电抗器优化配置及其补偿方法。

背景技术

在我国水力资源较为丰富的部分地区，小水电的装机容量和建设规模迅速扩大，随着小水电在电网中的比重逐渐增大，小水电对于地区电网无功电压质量有着重要的影响。由于目前小水电大都是径流式，缺乏调节能力，在丰水季节，集中发电往往引起区域小水电网内发电和用电的不平衡，造成线路电压抬升，给电网的安全运行带来威胁，同时也对用户设备造成损害。含有小水电的配电线路电压高企、经常超越上限，已经成为近年来我国配电网电压无功管理方面最为头疼的问题，迫切需要解决。

在丰小方式下，分布式小水电发电越多、倒送功率越大，线路越长，导线截面越细，线路末端电压就越高。为了解决小水电大发引起电压高企的问题，主要可以从以下三方面入手。

1、增大导线的线径，减小线路电阻和电抗，缓解线路末端电压过高的问题。但从实际来看，更换配电线路实施起来具有一定难度，工程期间需要停电操作而影响供电可靠性，因此难以实施。

2、小水电进相运行。发电机适度进相运行对丰水期低谷负荷时过高电压起到很好的抑制效果，但在实际运行中，小水电机进相实施起来有一定难度。主要有以下几点原因：

（1）缺乏进相运行的试验和具体的操作规程。尤其是缺乏小水电机组的进相运行经验，致使发电厂运营商不愿意在电压较高时实施进相。

（2）小水电厂的机组运行值班人员素质相对不高，进相运行增大了一定的运行难度，发电厂运营商不希望增加成本。

（3）传统的功率因数考核措施也在一定程度上限制了进相运行的实施。

（4）对小水电网来说，梯级电站和其它水电站形成了一条串接线路接入上一级电网。导致小水电厂认为电网电压过高与自己没什么关系，因此不会主动采取措施控制电压，反而出于经济利益的考虑，保证自己的出力，抬升了输电线路电压。

（5）虽然短时间的进相运行不会影响机组的有功出力，但长时间的进相运行还是会对有功出力和机组稳定性造成一定影响，因此小水电站不愿意承担此风险。

3、配置并联电抗器，吸收电网过剩的无功功率，降低电压抬升量，实施操作方便，风险低。

综上所述，丰小方式，在小水电进相运行有困难的情况下，为了解决小水电大发电压高企的问题，采用配置并联电抗器成为更为切实可行的手段。

目前，国内10kV配电网无功补偿的方式一般有：变电站集中补偿方式、低压集中补偿方式、杆上无功补偿方式和用户终端分散补偿方式。变电站集中补偿方式一般将补偿连接在变电站10kV母线上；低压集中补偿方式指在配电变压器低压侧进行集中补偿；杆上补偿方式指采用10kV户外并联电容器安装在架空线路上的杆塔上进行无功补偿；用户终端分散补偿方式是指直接对用户末端进行无功补偿。这些传统的思路一般是用于做容性无功补偿配置的，是否完全可以推广到感性无功配置还要具体分析。

考虑到电抗器补偿设备主要由有色金属构成，价格较为昂贵，小水电一般不愿意承担这一部分投资，并且并联电抗器安装在小水电升压变低压侧的调控效果极其依赖于小水电值班员的素质和管理能力，调压效果往往大打折扣，与此同时还占用了小水电升压变的容量，当所配置的并联电抗器容量较大时，容易引起小水电升压变过载问题。因此需要考虑当电网公司成为小水电10kV上网后主干线末端电压高企的解决主体时，10kV并联电抗器的安装位置怎样选取更加合理，以确保10kV并联电抗器安全和方便管理，优化补偿效果，并依据主干线节点电压分布就能有效指导10kV并联电抗器的合理投切。这些问题都需要深入研究并论证，从已公开的文献来看，还没有一个系统的方法能够解决上述问题。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术存在的上述不足，提出了配电网10kV并联电抗器的优化配置及其补偿方法，以优化10kV配电网的感性无功资源配置，控制10kV并联电抗器的投切，满足小水电接入配电网的调压要求。

本发明提出的配电网10kV并联电抗器的优化配置及其补偿方法，包括如下步骤：

（1）通过对电压降落公式进行解耦推演，得到电压降落无功解耦算式；

（2）根据每公里线路电抗以及线路基准电压，确定所述的电压降落解耦算式的无功解耦系数；

（3）根据所述的电压降落无功解耦算式，确定10kV并联电抗器的优化配置补偿节点；