探析10KV馈线自动调压器安装与应用陈文学

探析10KV馈线自动调压器安装与应用陈文学

陈文学

（广东电网有限责任公司江门台山供电局）

摘要：农村电网点多、面广、线路长、电力负荷季节性强、昼夜波动大，传统调压方式有许多不足之处。而10KV配电线路主要集中于农网，本文介绍了10KV馈线自动调压器安装与应用，改善整条线路的电压质量，以供参考。

关键词：调压装置；10KV馈线；实例分析

引言

电压是电能主要质量指标之一。电压质量对电网稳定及电力设备安全运行、线路损失、工农业安全生产、产品质量、用电单耗和人民生活用电都有直接影响。根据国标GB12325-2003《电能质量供电电压允许偏差》的规定:35kV供电电压正、负偏差的绝对值之和不超过额定电压的10%;10kV及以下三相供电电压允许偏差为额定电压的±7%;220V单相供电电压允许偏差为额定电压的+7%、-10%。

一、自动调压器的结构及其分析

1、自动调压器的构成

10kV馈线自动调压器装置,主要由三部分构成：三相自耦变式压器、三相有载分接开关、智能控制器。

（1）三相自耦式变压器

自耦变压器常用于交流输变电线路和交流调压器中，是一种只有一组线圈的变压器，线圈按设计原则有不同数量的中间抽头，按照不同的接法可以对交流电压实现升压或降压。当作为降压变压器使用时，从绕组中抽出一部分线匝作为二次绕组；当作为升压变压器使用时，外施电压只加在绕组的―部分线匝上。通常把同时属于一次和二次的那部分绕组称为公共绕组，其余部分称为串联绕组，同容量的自耦变压器与普通变压器相比，不但尺寸小，而且效率高，并且变压器容量越大，电压越高．这个优点就越加突出。因此随着电力系统的发展、电压等级的提高和输送容量的增大，自藕变压器由于其容量大、损耗小、造价低而得到广泛应用.自耦变压器属于无隔离的变压器，其原理如下图1所示。

（2）三相有载分接开关

早在70年前，有载分接开关已经应用在变压器上，用于电力系统中有载状态下通过调节变比来控制二次电压、无功及有功装置，明显改善了电力系统的工作效率。三相有载分接开关是可在带负载的情况下转换接点的开关。在自动调压器中，串联绕组的抽头接在分接开关的不同接点上，可以通过转换接点调节变压器变比来改变其输出电压。考虑分接开关寿命和用户调压精度要求,一般常用的有载分接开关的档位为7、9档两种。

（3）智能控制器

控制器是整个有载调压变压器的核心部分，它决定有载调压装置自动化,智能化以及调节精度高低。它主要对馈线电压，电流等参数进行检测，控制有载分接开关的动作，使馈线电压达到预定值。

智能控制器从变压器输出侧采集电压信号，然后将采样值与设定的基准电压进行比较。如果采集到的电压信号大于基准电压，并且信号电压和基准电压之间的差值达到一定数值（允许范围），经一定延时后，发出控制命令，通过继电器驱动分接开关的电机，降低分接开关档位（降低输出电压）；反之，如果采集到的电压信号小于基准电压，控制器经过延时后发出控制信号，通过继电器驱动分接开关的电机，从而升高分接开关档位（升高输出电压）。

由于自动调压器运行在10KV高压电网中，一旦发生故障所带来的危害和损失是巨大的。为保护有载分接开关使用寿命，控制器设有欠压、过流保护。当线路电压低于”欠压”或调压器”过流“时，控制器闭锁，不再发出调压指令。同时设有上、下限位保护，防止各种可能情况下出现误动作。为方便各项参数的设定和读取，控制器设置了键盘。同时配备了完善的RS485通信接口，具有遥控、遥调、遥测、遥信功能。

2、自耦变压器的容量分析

三相自耦变压器是由三柱式铁心，三相公共线圈，三相串联线圈（调压线圈）组成，采用分级绝缘，公共线圈在里侧，串联线圈在外侧。其单相原理接线如图（2）所示,X为自耦变压器中性点,接电源一侧为一次侧（端子A、X）输出电能一侧为二次侧（端子a、X）,A―a称为串联线圈匝数用表示；a―X称为公共线圈匝数，用W2表示。

即制造容量为0.167倍的通过容量。因为制造容量很小，与容量相同的电力变压器进行比较，自耦变压器耗材少、体积小、损耗低、效率高。

二、现有调压方式及存在的问题

2.1改造电网及其存在的问题

一个布局合理、结构优化的电网结构及科学合理的设备选型既是提高电能质量的基础，又是保证电网长期安全、稳定及经济运行的前提。改造电网结构既可以根据各个电网现状，合理网架结构，又能彻底解决现有网架薄弱、抵御自然灾害能力低等问题，还适合于电网发展。但同时也存在着投资大、工期长、运行成本高等缺点，在经济欠发达地区比较难以实现。

2.2调节主变压器分接头法及其存在的问题

调节主变分接头开关法在线路较短时调压幅度明显，既可以改变电压水平又可以改变系统的功率分配，是目前运用最为广泛的调压方式。在这种方式下，根据系统负荷情况来调节主变的分接头，使变电站出线电压满足预定的要求。由于调节的依据是以变电站的母线为基准，即将母线电压水平限制在一个预定的范围之内，以期在以母线为基准的一定输出半径内满足电压偏差要求，但无法满足长距离供电线路末端的电压要求，而变电站母线又会有多条出线，各条出线的负荷曲线也各有不同，压降也不同，不能保证所有线路的电压都满足要求，因此这种调压方法灵活性、针对性差，当馈线复杂时往往会造成距离变电站近的地方电压偏高，距离变电站远的地方电压偏低。而且还存在着对主变压器安全运行威胁较大，对用户频繁停电（农电多数为无励磁调压），容易损耗用户电器设备，影响企业经济效益与社会效益，降低供电可靠性等诸多缺点

2.3通过补偿无功来调整电压及其存在的问题

采用无功补偿改善系统的无功功率，可以提高末端用户的电压质量，而且具有安装地点灵活方便的优点。户外电容器补偿是目前广泛应用在农网系统的电压调整措施，体积小，安装方便，实现了分散补偿。但是农村配电网上安装的电容器大多需要人工操作，不能自动投切。而且有些地区低谷负荷运行时，投入补偿电容器后使电压过高，进一步增加配电变压器的铁损，从而增加了线损。而且存在范围小，效果有限，局部电网容易谐波等缺点。更为关键的是，电容器补偿主要是提高线路的功率因数，调压效果很有限，仅仅依靠电容器补偿不能解决由于线路长、线径细、电阻引起的电压降低问题。不过由于其投资小，收回成本时间较短，还是一种比较可取的方案。

2.4通过安装10千伏馈线自动调压器及其存在的问题

安装10KV馈线自动调压器具有调压降损明显，自动化程度高，运行维护成本低等优点，且运行安全，不需要频繁停电，调压范围较广。但与此同时也存在着过负荷能力低的缺点。考虑其投资于效益比，由于投资小，能当年收回成本，且大幅度增加经济效益与社会效益，所以安装10千伏馈线自动调压器是一种行之有效且经济效益高的方法。

三、实例分析

1、概况：

10kV九岗线主线长度为21.1公里，配变总台数85台，装置容量10300kVA，其中鱼塘配变44台，4710kVA，电站配变4台，1640kVA。

2、负荷估算

根据九岗线2011年最大负荷时的负载率为36.33%，鱼塘配变的负载率按80%估算，预测近两年的负荷情况。

3、安装调压器位置

（1）因10kV九岗线1-129#杆线路长8.67Km，中途无负荷，可在89#杆或129#杆安装一组调压器，核算后定。

（2）129#杆后负荷均衡，可在中间如151#杆安装另一组调压器，核算后定。

4、安装调压器后电压计算

计算前提：更换10kV九岗线主线导线全部为LGJ-150，即九岗线1-13#杆导线为LGJ-120，13-#232杆导线全为LGJ-150，按变电站母线电压为10.3kV，功率因素为：0.866。

线路总负荷按5500VA计，则线路的负荷电流为：318A，而LGJ-150导线正常运行控制电流：360A，6235KVA,事故运行控制电流：445A。

5、根据上述计算，结合线路沿线用户情况，经过技术和经济比较，安装两组调压器，第一组:在89#杆安装容量为400A的调压器，用三台组成三角接线,调节线路电压±15%，第二组:在151#或之前安装容量为300A的调压器用三台组成三角接线,调节线路电压±15%，至线路末端电压为：9.84KV，满足要求。用六台调压器。，同时在各配变的0.38kV线路侧加装并联电容，提高线路的供电能力。

调压器性能参数

结束语

10KV馈线自动调压器既能解决高峰负荷时配电线路的卡脖子现象，又能有效改善电网的电压质量，而且能够降低系统网损，提高电网的经济效益。10KV馈线自动调压器以其高度的安全性、可靠性、经济性、实用性在农村电网中应用越来越广泛，是解决农村电网电压偏差问题不可或缺设备之一。

参考文献：

[1]王森,高挺.山区农网智能化系统建设方案.农村电气化,2014.4

[2]苏林.10千伏馈线调压器的应用.中国电力企业管理农业版，2015.9

[3]尤海涛.调压器的应用.中国电力企业管理农业版，2015.10