改善配網(wǎng)電壓質(zhì)量的探討

孔慶杜

（肇慶粵能電力設(shè)計(jì)有限公司，廣東肇慶 526060）

改善配網(wǎng)電壓質(zhì)量的探討

孔慶杜

（肇慶粵能電力設(shè)計(jì)有限公司，廣東肇慶 526060）

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和社會(huì)的不斷進(jìn)步，不論是工業(yè)生產(chǎn)還是人們的日常生活，對(duì)電量的需求不斷增加，甚至達(dá)到用電高峰拉閘限電的狀況，嚴(yán)重的影響了工業(yè)生產(chǎn)和人們的正常生活。在電力的生產(chǎn)配送中，提高供電電壓的質(zhì)量對(duì)工業(yè)生產(chǎn)和人們的日常生活具有重要的意義。本文筆者結(jié)合實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，從電壓質(zhì)量問題的概述入手，介紹了影響電壓質(zhì)量的因素，并提出了改善配網(wǎng)電壓質(zhì)量的方法，從而達(dá)到改善配網(wǎng)電壓質(zhì)量的目的。

配網(wǎng) 電壓質(zhì)量 方法

供電電壓質(zhì)量是衡量電力系統(tǒng)供電質(zhì)量是否合格的一個(gè)重要指標(biāo)，供電電壓質(zhì)量的優(yōu)劣直接關(guān)系到用電設(shè)備的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和生產(chǎn)的正常運(yùn)作，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展也有著重要的意義。如供電電壓的質(zhì)量如達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)將會(huì)對(duì)用戶造成不良的后果，因此，對(duì)如何改善和提升電壓質(zhì)量進(jìn)行研究具有十分重要的意義。

1　電壓質(zhì)量問題的概述

自《電力法》在我國(guó)頒布以后，電力就作為一種特殊商品進(jìn)入了市場(chǎng)，用戶對(duì)電力這種特殊商品可以進(jìn)行自主選擇及監(jiān)督，對(duì)因供電企業(yè)責(zé)任而給自身造成的經(jīng)濟(jì)損失（如電壓質(zhì)量異常而造成用電設(shè)備的損壞），還可以追究供電企業(yè)的責(zé)任。確保配電網(wǎng)的運(yùn)行穩(wěn)定性和自動(dòng)化水平是供電企業(yè)長(zhǎng)期以來(lái)的重要任務(wù)，電力從業(yè)者從20世紀(jì)80年代就已經(jīng)意識(shí)到配電網(wǎng)運(yùn)行中存在的潛在問題（如配電網(wǎng)規(guī)劃不合理、配電設(shè)備比較老舊等），因此很多全國(guó)性電力大會(huì)都以如何改造配電網(wǎng)為會(huì)議主題，并且制定了多種更改計(jì)劃。

就我國(guó)的實(shí)際情況而言，6kV和10kV配電網(wǎng)的規(guī)模巨大且負(fù)荷情況復(fù)雜，其電壓質(zhì)量的改善顯得尤為重要。當(dāng)長(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)對(duì)6kV和10kV配電網(wǎng)的建設(shè)認(rèn)識(shí)不到位，它們的建設(shè)和發(fā)展嚴(yán)重滯后于輸電網(wǎng)，這使得電壓質(zhì)量長(zhǎng)期達(dá)不到合格標(biāo)準(zhǔn)，影響了經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展。

一般而言，電壓質(zhì)量問題主要受到短時(shí)間電壓變動(dòng)和長(zhǎng)時(shí)間電壓變動(dòng)的影響，因此，下面將就這兩種情況進(jìn)行重點(diǎn)探討。

1.1短時(shí)間電壓變動(dòng)

這一類型包括電壓暫降（也稱為驟降或凹陷）和短時(shí)間電壓中斷等現(xiàn)象。若按持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)短來(lái)劃分，進(jìn)一步還可以將其分成瞬時(shí)、暫時(shí)、和短時(shí)3種類型。造成短時(shí)間電壓變動(dòng)的主要原因是系統(tǒng)故障、大容量（大電流）負(fù)荷啟動(dòng)或與電網(wǎng)松散連接的間歇性負(fù)荷運(yùn)作。根據(jù)所在系統(tǒng)技術(shù)和故障位置的不同，可能引起暫時(shí)過電壓或電壓跌落，甚至使電壓完全損失。無(wú)論故障發(fā)生在遠(yuǎn)離關(guān)心點(diǎn)或者靠近關(guān)心點(diǎn)，在保護(hù)裝置動(dòng)作清除故障之前，都會(huì)對(duì)電壓產(chǎn)生短時(shí)沖擊影響，造成短時(shí)間電壓變動(dòng)。

1.2長(zhǎng)時(shí)間電壓變動(dòng)

長(zhǎng)時(shí)間電壓變動(dòng)是指在工頻條件下電壓均方根值偏離了額定值，此種偏離現(xiàn)象超過1min就將其稱為長(zhǎng)時(shí)間電壓變動(dòng)，它可能是欠電壓可能是過電壓。一般情況下，電力系統(tǒng)故障是不會(huì)引發(fā)欠電壓或過電壓的，它們主要是由于系統(tǒng)的開關(guān)操作或負(fù)荷變動(dòng)而引起的。下表分別對(duì)欠電壓、過電壓、電壓不平衡、持續(xù)中斷等各種長(zhǎng)時(shí)間電壓變動(dòng)現(xiàn)象進(jìn)行簡(jiǎn)單的闡述，如表1所示。

表1

2　影響電壓質(zhì)量的因素

（1）電網(wǎng)運(yùn)行方式、負(fù)荷變化，引起電壓在某一時(shí)段內(nèi)的偏移。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人民生活水平提高，家用電器，電炊用具進(jìn)入千家萬(wàn)戶使用結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，尤其加劇了峰谷負(fù)荷的懸殊，造成負(fù)荷畸變，引起峰段電壓偏低。

（2）由于線路、變壓器等超載運(yùn)行，即超出設(shè)備的額定容量使用，則會(huì)導(dǎo)致變壓器的出線端的電壓偏低。一些偏遠(yuǎn)地區(qū)線路太長(zhǎng)、線徑小等原因，或者是電網(wǎng)內(nèi)感性負(fù)荷大量投入，造成功率因素下降，隨著感性負(fù)荷大量吸取無(wú)功功率，勢(shì)必造成電網(wǎng)增加功率損耗。

（3）電力系統(tǒng)三相負(fù)荷平衡狀況是電能質(zhì)量的主要指標(biāo)之一，電力系統(tǒng)三相不平衡是由于三相負(fù)載不平衡或系統(tǒng)三相參數(shù)不對(duì)稱所致，三相不平衡將導(dǎo)致旋轉(zhuǎn)電機(jī)發(fā)熱和振動(dòng)，變壓器漏磁增加和局部過熱。當(dāng)電網(wǎng)處于三相負(fù)載不平衡運(yùn)行時(shí)，會(huì)發(fā)生電壓畸變，產(chǎn)生中性點(diǎn)位移電壓，造成用戶的電壓不穩(wěn)定，可引起負(fù)荷重的一相電壓低、負(fù)荷的一相電壓高。

3　改善配網(wǎng)電壓質(zhì)量的方法

在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB3485《評(píng)價(jià)企業(yè)合理用電技術(shù)導(dǎo)則》中規(guī)定:“企業(yè)受電端電壓在額定電壓范圍之內(nèi)，企業(yè)內(nèi)部供電電壓偏移允許值，一般不應(yīng)超過額定電壓土5%?！边@是指當(dāng)企業(yè)受電端電壓雖然在額定電壓范圍之內(nèi)，而由于企業(yè)內(nèi)部用電設(shè)備使用不合理所引起的電壓偏移，也應(yīng)采取措施，使企業(yè)內(nèi)部供電電壓維持在額定電壓土5%范圍之內(nèi)。為達(dá)到這一標(biāo)準(zhǔn)，可采取下列措施:

（1）做好電網(wǎng)運(yùn)行分析和負(fù)荷預(yù)測(cè)，根據(jù)負(fù)荷的情況合理調(diào)整線路的運(yùn)行方式，避免變壓器滿載、超載或輕載運(yùn)行。變壓器在負(fù)荷率為75%～80%比較合理，一般變壓器負(fù)荷小于30%時(shí)，應(yīng)按經(jīng)濟(jì)條件考核后，合理更換相應(yīng)容量的變壓器。負(fù)荷率在30%～60%時(shí)，可經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，決定是否需要更換變壓器，另外，在廠休、節(jié)假日或負(fù)荷的低谷時(shí)間，可以盡量將負(fù)荷集中在一臺(tái)或幾臺(tái)變壓器上，停掉多余的空載變壓器，減少功率損耗，通過負(fù)荷的調(diào)整使到各線路的負(fù)荷盡量平衡，達(dá)到改善配網(wǎng)電壓質(zhì)量的目的。

（2）根據(jù)用戶的具體情況合理選擇變壓器的分接開關(guān)位置，變壓器一次額定電壓的選擇如果不當(dāng)，那就必然造成二次電壓偏高或偏低。為此應(yīng)注意，如果變壓器離電源較近，其一次線圈的額定電壓可選高一些，如10.5kV，如果離電源較遠(yuǎn)可選低一些，如10kv，這樣有利于二次電壓接近額定電壓。一般變壓器，通過分接開關(guān)調(diào)整電壓分接頭，以使變壓器二次電壓相對(duì)于額定電壓有土5%的變動(dòng)。用以補(bǔ)償在低壓側(cè)線路上的電壓損失，保證用電設(shè)備端的電壓偏移不超過允許值，但是有一點(diǎn)應(yīng)注意，即在選用分接開關(guān)檔次之前，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況，仔細(xì)核算，看在哪個(gè)位置電壓值最佳。因?yàn)橐话阕儔浩麟妷悍纸娱_關(guān)可調(diào)整的范圍是土5%。注意防止調(diào)整后又過高、過低或?qū)﹃P(guān)鍵生產(chǎn)設(shè)備造成不良影響，通過合理選擇變壓器分接頭位置達(dá)到改善配網(wǎng)電壓質(zhì)量的目的。

（3）合理減少供配電系統(tǒng)的阻抗電壓降等于電流和阻抗的乘積，而線路電阻與導(dǎo)線截面成反比，與長(zhǎng)度成正比，所以縮短線路的距離，使導(dǎo)線截面足夠大，可以減少配電系統(tǒng)的阻抗，這對(duì)于負(fù)荷波動(dòng)較大的配電干線，除了可以降低基本功率損耗或基本電能損耗之外，還能減少負(fù)荷波動(dòng)引起的負(fù)荷波動(dòng)附加線損，使電壓水平保持穩(wěn)定。

（4）做好三相負(fù)荷平衡工作，為了做好三相負(fù)荷平衡工作，要以最基本的電力用戶為基礎(chǔ)，根據(jù)用戶的實(shí)際用電情況來(lái)接入低壓配電網(wǎng)，盡量做好就地平衡，確保三相負(fù)荷在大部分時(shí)間內(nèi)都能保持一致。

（5）從整個(gè)配電網(wǎng)絡(luò)去考慮，考慮采用并聯(lián)電容器的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)改善配網(wǎng)電壓質(zhì)量的目的。并聯(lián)電容器有幾項(xiàng)優(yōu)點(diǎn):有功功率損耗小，運(yùn)行維護(hù)方便，單臺(tái)容量較小，便于集合成組裝置，個(gè)別電容器損壞并不影響整個(gè)裝置的運(yùn)行，所以應(yīng)用很廣泛。

并聯(lián)電容器的作用主要有以下幾點(diǎn):

1）補(bǔ)償無(wú)功功率，提高功率因數(shù)，改善配網(wǎng)電壓質(zhì)量。由于并聯(lián)電容器與電感性負(fù)荷并聯(lián)安裝，所以，當(dāng)電感性負(fù)荷吸收能量時(shí)，正好并聯(lián)電容器釋放能量。而電感性負(fù)荷放出能量時(shí)，并聯(lián)電容器卻在吸收能量。能量在兩者間轉(zhuǎn)換。即:電感性負(fù)荷所吸收的無(wú)功功率，可由并聯(lián)電容器所輸出的無(wú)功功率中得到補(bǔ)償。當(dāng)電網(wǎng)容量一定時(shí)，使無(wú)功功率減少，從而可大大提高功率因數(shù)，使到電壓質(zhì)量得到改善。

2）提高設(shè)備出力。由于有功功率P=S.cosψ，當(dāng)設(shè)備的表現(xiàn)（視在）功率一定時(shí)，如果功率因素cosψ提高，上式中的P也隨之增大，可見電氣設(shè)備的有功出力也提高了。

3）降低功率損耗和電能損失。在三相交流電路中，功率損耗△P（kW）

△P=3［P2R/U2（cosψ）2］x10-3

由此可見，當(dāng)功率因素提高后，將使功率損失大大下降。因此使得每年在線路上和變壓器中的電能損失下降。

4）改善電壓質(zhì)量。在線路中電壓損失

△U=［（PR+QXL）/U］x10-3

式中 △U-線路中的電壓損失，kV；

P-有功功率，kW；

Q-無(wú)功功率，kVar；

U-額定電壓，kV；

R-線路的總電阻，Ω；

XL-線路感抗，Ω；

由上式可見，當(dāng)線路中的無(wú)功功率Q減少以后，電壓損失△U也就減少了。

4　結(jié)語(yǔ)

總之，供電電壓質(zhì)量是衡量電力系統(tǒng)供電質(zhì)量是否合格的一個(gè)重要指標(biāo)，其質(zhì)量的優(yōu)劣，直接關(guān)系到用電設(shè)備的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和生產(chǎn)的正常運(yùn)作。應(yīng)根據(jù)用電負(fù)荷的性質(zhì)，調(diào)整用電負(fù)荷，并結(jié)合用戶的具體情況合理選擇變壓器分接開關(guān)的位置，采取有效的無(wú)功補(bǔ)償手段等方法實(shí)現(xiàn)改善配網(wǎng)電壓質(zhì)量，從而滿足供電系統(tǒng)的供電指標(biāo)的要求，真正達(dá)到改善配網(wǎng)電壓質(zhì)量的目的。

［1］梁馮柳.提高地區(qū)電壓質(zhì)量舉措分析［J］.科技與企業(yè)，2013.

［2］賀艷，朱佐平.如何采取有效措施提高供電電壓質(zhì)量［J］.科技資訊，2010.

［3］楊璽.提高配網(wǎng)電壓質(zhì)量方法研究［J］.電工技術(shù)，2011.