電壓質(zhì)量對(duì)電網(wǎng)的影響及調(diào)整措施

黑龍江誠(chéng)基水電熱力有限公司 馮鶴彬

電壓質(zhì)量對(duì)電網(wǎng)的影響及調(diào)整措施

黑龍江誠(chéng)基水電熱力有限公司 馮鶴彬

一、電壓質(zhì)量不合格的危害

電壓質(zhì)量直接影響到整個(gè)供電系統(tǒng)的安全運(yùn)行。我國(guó)《供電營(yíng)業(yè)規(guī)則》中第五十四條規(guī)定：在電力系統(tǒng)正常情況下，供電企業(yè)供到用戶受電端的供電電壓允許偏差為：35 kV及以下電壓供電的，電壓正、負(fù)偏差的絕對(duì)值之和不超過額定值的10%；10 kV及以下三相供電的，為額定值的±7%；220 V單相供電的，為額定值的–10%～+7%。在電力系統(tǒng)非正常狀況下，用戶受電端的電壓最大允許偏差不應(yīng)超過額定值的±10%，用戶用電功率因數(shù)達(dá)不到本規(guī)則第四十一條規(guī)定的，其受電端的電壓偏差不受此限制。整體來看，電壓質(zhì)量不合格對(duì)用戶和電網(wǎng)造成的危害也不盡不同。

1. 對(duì)電力用戶而言。各種用電設(shè)備都是按照額定電壓設(shè)計(jì)制造的，這些設(shè)備在額定電壓下運(yùn)行能取得最佳效果，電壓過大偏離額定值，將會(huì)對(duì)用戶產(chǎn)生不良影響。例如照明燈，其發(fā)光效率、光通量和使用壽命均與電壓有關(guān)。當(dāng)電壓升高，白熾燈和日光燈的光通量將會(huì)隨之增加，但其使用壽命將縮短；反之，電壓降低，則光通量降低，燈發(fā)光不足，影響人的視力和工作效率。

2. 對(duì)電網(wǎng)而言。電壓降低會(huì)使電網(wǎng)的電能損耗增大。電壓過低還可能危及電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，發(fā)生電壓崩潰事故。而電壓過高則影響設(shè)備的絕緣。因此，保證用戶的電壓接近額定值是電網(wǎng)運(yùn)行調(diào)整的基本任務(wù)之一。

二、電網(wǎng)電壓偏低或偏高的原因分析

1. 電壓偏低的原因。

（1）供電網(wǎng)絡(luò)或配電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不合理，特別是一些農(nóng)電線路送電距離太長(zhǎng)，供電半徑過大，導(dǎo)線截面太小，致使線路電壓損失較大。

（2）電網(wǎng)無功功率電源不足或無功補(bǔ)償設(shè)備管理不善，長(zhǎng)期失修、經(jīng)常停用等，使無功平衡受到破壞，這是電網(wǎng)電壓水平普遍下降的根本原因。

（3）變壓器分接頭位置放置不合理。

（4）電網(wǎng)接線不合理，負(fù)荷過重，負(fù)荷功率因數(shù)低，電力設(shè)備檢修及線路故障等，均可能使電網(wǎng)電壓下降。

2. 電壓偏高的原因。隨著現(xiàn)代化電網(wǎng)的發(fā)展，20～30萬kW大容量機(jī)組直接接入超高壓電網(wǎng)，以及500 kV超高壓線路的投入運(yùn)行，其線路充電功率較大，每百公里充電功率（電容性無功功率）約10萬kVar，使220～500 kV超高壓電網(wǎng)內(nèi)無功過剩，使主網(wǎng)電壓過高。

三、電網(wǎng)電壓調(diào)整措施

為了保證中樞點(diǎn)（即省調(diào)規(guī)定的電壓監(jiān)測(cè)母線，下同）電壓變動(dòng)不超過規(guī)定范圍，在無功功率平衡的前提下，可以采用以下調(diào)壓方法：

1. 利用調(diào)整變壓器分接頭調(diào)壓。改變變壓器的變比可以升高或降低次級(jí)繞組的電壓。某些公司采用兩種方式，即無載調(diào)壓和有載調(diào)壓。

2.通過改變電力網(wǎng)的無功功率分布進(jìn)行調(diào)壓。改變電力網(wǎng)無功功率分布的方法是在輸電線末端靠近用戶處裝設(shè)并聯(lián)的無功補(bǔ)償設(shè)備。無功補(bǔ)償不僅能改善電網(wǎng)功率因數(shù)和電壓質(zhì)量，而且可以使無功負(fù)荷就地平衡，提高電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平，同時(shí)降低電費(fèi)支出，減輕工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的負(fù)擔(dān)，所以進(jìn)行無功補(bǔ)償是件利國(guó)利民的好事。例如，黑龍江誠(chéng)基水電熱力有限公司2008年對(duì)部分6 kV線路進(jìn)行改造：嶺北變電所配出6 kV線路800#線全長(zhǎng)6.9 km，帶30多家小煤礦，用戶反映電壓低，有時(shí)達(dá)到5.7 kV，通過實(shí)際檢測(cè)電壓決定在較大分支線路安裝200 kVar，300 kVar兩臺(tái)電容器，使用戶電壓升高0.15 kV，同時(shí)增加線路無功功率補(bǔ)償，線路改造后年節(jié)電11.2萬 kW·h。

3. 改變線路參數(shù)R和X的方法調(diào)壓。電壓損耗可近似為電壓降的縱向分量：在輸送功率一定時(shí)，改變參數(shù)R和X的大小，可以改變電壓損耗，起到調(diào)壓作用。

（1）用串聯(lián)電容補(bǔ)償線路參數(shù)的方法調(diào)壓。在高壓電網(wǎng)中，通常電抗X比R大得多，因此可以用串聯(lián)電容的方法改變線路電抗，以減小電壓損耗。對(duì)于負(fù)荷功率因數(shù)低、輸送功率大、負(fù)荷波動(dòng)大、導(dǎo)線截面大的線路，采用串聯(lián)電容器調(diào)壓，效果尤其顯著。

（2）按允許電壓損耗選擇導(dǎo)線截面。在低壓電網(wǎng)中，用戶很多又很分散，容量又不大，且導(dǎo)線截面較小，電壓損耗中PR/U分量所占的比重較大，并聯(lián)補(bǔ)償和串聯(lián)補(bǔ)償不僅不經(jīng)濟(jì)，且均受限制。對(duì)于這種電網(wǎng)，改變導(dǎo)線電阻將取得一定的調(diào)壓效果。因此，在低壓電網(wǎng)的設(shè)計(jì)和建設(shè)中，按照規(guī)定的允許電壓損耗、選擇適當(dāng)?shù)膶?dǎo)線截面，是保證用戶電壓質(zhì)量的重要措施之一，隨著城區(qū)6 kV線路改造工程的進(jìn)行，這一措施得到了廣泛應(yīng)用，城網(wǎng)中因?qū)Ь€截面小造成線路功率和電壓損耗大的狀況得到了較大程度的改善。

（3）用串聯(lián)電感線圈增加線路無功功率和電壓損耗的方法調(diào)壓。對(duì)于一些輸電距離遠(yuǎn)、輸送功率大的500 kV線路，由于線路的充電功率較大，整條線路呈現(xiàn)容性，功率因數(shù)高，使線路末端的電壓很高，這時(shí)通常采用在線路上串聯(lián)電感線圈的方法，吸收線路上過剩的容性無功，增加電壓損耗，以達(dá)到調(diào)壓的目的。

4. 輔助性調(diào)壓措施。即通過變更發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流改變發(fā)電機(jī)的端電壓來調(diào)整電壓。這種方法一般可在額定電壓的±5%范圍內(nèi)調(diào)節(jié)電壓。對(duì)孤立電廠直接供電的小型電網(wǎng)，因線路不長(zhǎng)，其電壓損耗不大，故改變發(fā)電機(jī)電壓就可滿足用戶的電壓質(zhì)量要求。但對(duì)多級(jí)變壓的供電范圍大的系統(tǒng)，僅借發(fā)電機(jī)調(diào)壓一般不能滿足要求。

四、正常運(yùn)行時(shí)變電所和配電所的調(diào)壓原則

正常運(yùn)行時(shí)，裝有有載調(diào)壓變壓器和無功補(bǔ)償設(shè)備的變電所及配電所，應(yīng)主動(dòng)根據(jù)省調(diào)（或地調(diào)）每季度編制下發(fā)的各電壓中樞點(diǎn)允許電壓變動(dòng)范圍（即電壓曲線）進(jìn)行電壓調(diào)整。

從變壓器的電壓負(fù)荷關(guān)系得知，用調(diào)節(jié)變壓器分接頭的方法調(diào)壓時(shí)，隨著分接頭的升高，變壓器的變比在減小，次級(jí)繞組的輸出電壓在升高，但是在這個(gè)過程中，變壓器自身的功率損耗，特別是無功功率損耗也在增加。也就是說，當(dāng)電網(wǎng)因某種原因造成無功缺額時(shí)，通過調(diào)整變壓器分接頭的方法調(diào)壓，將要增加電網(wǎng)的無功缺額，造成其他地區(qū)的電壓繼續(xù)下降。

因此，對(duì)既有有載調(diào)壓變壓器又有無功補(bǔ)償設(shè)備的變電所及配電所，正常運(yùn)行情況下具體的調(diào)壓原則如下。

1. 電壓降低時(shí)，優(yōu)先考慮投入無功補(bǔ)償設(shè)備，再調(diào)變壓器分接頭，但要避免向系統(tǒng)倒送無功功率。

2. 電壓升高時(shí)，優(yōu)先考慮調(diào)整變壓器分接頭，再考慮退出無功補(bǔ)償設(shè)備。并且，無功補(bǔ)償設(shè)備的投、切要得到所屬調(diào)度的同意。