配電網(wǎng)低電壓成因分析及治理措施

李海平

摘要：電壓是衡量電能質(zhì)量的關(guān)鍵指標(biāo)之一，也是影響電氣設(shè)備正常工作發(fā)揮效能的關(guān)鍵性因素。由于用戶使用的各類電氣設(shè)備對(duì)電壓水平要求較高，而配電網(wǎng)中的低電壓問題將導(dǎo)致電氣設(shè)備無法正常使用，從而給用戶生產(chǎn)生活帶來極大不便。根據(jù)這些問題，本文決定在電力系統(tǒng)中配電網(wǎng)低電壓問題進(jìn)行研究討論，使這種情況不再發(fā)生，有效提升供電可靠性。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng);配電網(wǎng);低電壓;問題;措施

隨著近幾年用電負(fù)荷的急劇增長，配電網(wǎng)作為電網(wǎng)的重要組成部分，在電能質(zhì)量方面的問題越來越凸顯，尤其是大負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)下“低電壓”問題尤為突出。如何科學(xué)治理配電網(wǎng)“低電壓”問題，從根本上解決電壓質(zhì)量問題是當(dāng)前電力企業(yè)亟需研究的課題。

1低電壓成因分析

1.1無功補(bǔ)償不合理

與城鎮(zhèn)相比，農(nóng)村電網(wǎng)無功電源建設(shè)相對(duì)滯后，在老舊的配電變壓器中，存在無功補(bǔ)償容量不合理或沒有配備無功補(bǔ)償裝置等現(xiàn)象，導(dǎo)致用戶消耗無功較多時(shí)出現(xiàn)線路過載情況，致使線路末端用戶出現(xiàn)低電壓問題。由于農(nóng)村用電負(fù)荷具有季節(jié)性和時(shí)段性波動(dòng)特性，在高峰負(fù)荷時(shí)配電變壓器接近滿載，而低谷負(fù)荷時(shí)則出現(xiàn)輕載甚至空載，在一定程度上增加了無功補(bǔ)償配置的難度。另外，部分供電局采用電容器補(bǔ)償無功負(fù)荷，存在補(bǔ)償不到位、線路內(nèi)基本無局部分散補(bǔ)償現(xiàn)象，也是導(dǎo)致低電壓問題頻繁發(fā)生的原因。

1.2低壓供電半徑過長

低壓供電半徑過長是引起配電網(wǎng)低電壓問題的主要原因之一。由于農(nóng)村配電網(wǎng)分布范圍廣且較為分散，低電壓問題在配電網(wǎng)中并不具有整體性，只是配電網(wǎng)中一個(gè)或幾個(gè)較遠(yuǎn)分支用戶出現(xiàn)低電壓，且隨著供電距離的增加，線路耗損問題也越來越嚴(yán)重，電壓降明顯，低電壓問題就越突出。

1.3低壓三相負(fù)載不平衡

在農(nóng)村配電網(wǎng)中，由于存在低壓三相負(fù)載不平衡，導(dǎo)致出現(xiàn)低電壓現(xiàn)象，也是引起農(nóng)村配電網(wǎng)低電壓問題的主要原因。在農(nóng)村低壓配電系統(tǒng)中一般采用TT或TN-C三相四線的供電方式，但是在實(shí)際接線中，接線員通常會(huì)忽視綜合考慮負(fù)載平衡問題，而是隨機(jī)選取其中兩相（如A、C相）進(jìn)行連接，當(dāng)該區(qū)域出現(xiàn)大功率負(fù)荷，A、C相電流就會(huì)大于B相電流，隨著A、C相電流越高線路末端的電壓越低，低壓三相負(fù)載出現(xiàn)不平衡，直接導(dǎo)致A、C相所帶的用戶出現(xiàn)低電壓現(xiàn)象。

1.4線路末端電壓低

在農(nóng)村配電網(wǎng)系統(tǒng)中，受上級(jí)電源點(diǎn)配置不足的影響，不僅增加了10kV線路供電半徑，同時(shí)還會(huì)引起10kV線路末端電壓低。據(jù)該局相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，10kV中壓線路共347條，所涉線路的平均長度為6.02km，比中壓線路的規(guī)定供電半徑還要長1.02km，直接引起的后果就是，線路末端或分支上的配變電壓過低，影響供電質(zhì)量。

1.5季節(jié)性負(fù)荷變化

在電網(wǎng)建設(shè)中，供電局已經(jīng)提高了對(duì)農(nóng)村電網(wǎng)電壓低問題的重視，但是由于負(fù)荷增長過快，尤其是季節(jié)性負(fù)荷變化較大，對(duì)低電壓問題的產(chǎn)生也起著很大的影響。尤其是在春節(jié)、春耕、夏季空調(diào)、抽水抗旱、冬季取暖等，用電量大，負(fù)荷陡增，電壓下降更為明顯。

2配電網(wǎng)低電壓治理措施

2.1加強(qiáng)配電網(wǎng)的統(tǒng)一規(guī)劃

根據(jù)不同地區(qū)用電負(fù)荷的大小，進(jìn)行不同的電網(wǎng)規(guī)劃。相關(guān)電力部門人員應(yīng)該對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行加強(qiáng)管理。電在生活中是必不可少的，也是引發(fā)災(zāi)難的一項(xiàng)重大原因，倘若使用不當(dāng)也會(huì)引發(fā)火災(zāi)，如果發(fā)生就會(huì)有很大的隱患。所以電力部門人員應(yīng)該要求用戶在用電的時(shí)候應(yīng)該嚴(yán)謹(jǐn)對(duì)待，告訴用戶們新裝容量上限，才能同時(shí)讓這些電氣設(shè)備正常運(yùn)行起來。因?yàn)槟承┯脩舻墓╇娋€路比較復(fù)雜，導(dǎo)線截面面積比較小，所以就會(huì)出現(xiàn)超負(fù)荷的低電壓問題。根據(jù)這個(gè)問題可以對(duì)線路網(wǎng)架結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，更換大截面導(dǎo)線，進(jìn)而能夠有效避免出現(xiàn)低電壓現(xiàn)象。同時(shí)，對(duì)于那些線路高負(fù)荷的山區(qū)來說，在所配置的配電網(wǎng)中加上一些線路的調(diào)壓器，對(duì)可能出現(xiàn)的高電壓或者低電壓情況進(jìn)行調(diào)配控制，可有效保證配電網(wǎng)的供電可靠性。

2.2加強(qiáng)監(jiān)測(cè)管理

電力工作人員為千家萬戶安裝了配電網(wǎng)，但電力人員也應(yīng)該對(duì)配電網(wǎng)做好監(jiān)管督查指導(dǎo)的工作，告誡用戶們?cè)谑褂秒姎庠O(shè)備時(shí)，應(yīng)根據(jù)配電網(wǎng)上的電容量要求，使用相應(yīng)的電氣設(shè)備，工作人員應(yīng)該采取相應(yīng)的措施去應(yīng)對(duì)低電壓高電壓的問題?，F(xiàn)在社會(huì)當(dāng)中電和火是引發(fā)災(zāi)難的重大原因之一，如果電力的使用情況不當(dāng)，將會(huì)導(dǎo)致人類生活的安全健康問題。所以工作人員不僅要對(duì)配電網(wǎng)進(jìn)行監(jiān)督，勘察，而且也要對(duì)用戶電氣設(shè)備使用情況和消耗電量的大小，包括高壓和低壓的配置，對(duì)這些方面進(jìn)行一定的管理和計(jì)劃正確的實(shí)施方案。以保證用戶們可以安全放心地使用電器設(shè)備，讓人們?cè)谑褂秒娖髟O(shè)備的同時(shí)，不再擔(dān)心自身的安全問題。

2.3調(diào)整配電網(wǎng)電容量

由于電氣設(shè)備電功率大小的不一樣，它們所需的電壓高低也會(huì)有所不同。在少數(shù)地區(qū)，他們電線電路分布的特點(diǎn)相對(duì)于我們這些平原地區(qū)，使用電荷量會(huì)很少。根據(jù)不同地區(qū)用電負(fù)荷的大小，進(jìn)行不同的電網(wǎng)規(guī)劃。所以根據(jù)這一特點(diǎn)，給那些區(qū)域搭配不同的配電網(wǎng)，配電網(wǎng)可以檢測(cè)在使用電量時(shí)電壓的變化情況。也有根據(jù)季節(jié)不同的情況來定，在冬天和夏天這兩個(gè)溫度相差很大的季節(jié)中，人們?cè)谑褂秒姎庠O(shè)備也會(huì)有所差別。冬天和夏天的時(shí)候，人們使用的電器設(shè)備頻率比較多，所以消耗電量也會(huì)變多，夏天的時(shí)候空調(diào)風(fēng)扇，電冰箱各種家用電器使用頻率會(huì)變多，冬天的時(shí)候電暖空調(diào)地暖的使用頻率會(huì)變多，也根據(jù)這些特點(diǎn)對(duì)配電網(wǎng)的電容量要規(guī)劃清楚。配電網(wǎng)使用規(guī)范可以很大程度上的提升配電網(wǎng)的使用質(zhì)量，不能做到超負(fù)荷，也不能因?yàn)榈蛪河绊懪潆娋W(wǎng)的使用壽命，所以電容量也是非常重要的。

2.4加裝無功補(bǔ)償裝置

在低電壓治理過程中，部分區(qū)域可能無法實(shí)現(xiàn)電壓優(yōu)化控制時(shí)，用戶所需的無功必須由系統(tǒng)中的某個(gè)地方獲得，發(fā)電機(jī)可以為用戶提供所需無功，但是發(fā)電機(jī)會(huì)造成系統(tǒng)電流增加，電壓降落加劇，對(duì)電壓設(shè)備的損耗增大，因此需在配變側(cè)加裝無功補(bǔ)償裝置，以提高系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，為用戶端電壓的穩(wěn)定提供保障。同時(shí)還應(yīng)根據(jù)實(shí)際需求合理配置無功補(bǔ)償容量，避免出現(xiàn)容性無功補(bǔ)償裝制單組容量過大而引起“低電壓”的現(xiàn)象，影響電壓電能質(zhì)量。

2.5加強(qiáng)三相不平衡管控

三相負(fù)荷平衡與否將直接影響配電網(wǎng)的運(yùn)行質(zhì)量及供電安全。從供電安全層面來看，如三相負(fù)荷無法穩(wěn)定保持為平衡狀態(tài)會(huì)降低變壓器與線路供電效率，使得中性點(diǎn)電位偏移，有可能出現(xiàn)某相導(dǎo)線燒斷與變壓器單相燒毀等安全事故。而從節(jié)能層面來看，在三相負(fù)荷不平衡情況下將會(huì)持續(xù)產(chǎn)生不平衡電壓，進(jìn)而增加中性線電流與電壓偏移量，加大線路損耗。根據(jù)相關(guān)調(diào)查結(jié)果顯示，在配電網(wǎng)處于三相負(fù)荷不平衡狀態(tài)時(shí)，線路損耗率將會(huì)提高2～10%左右。為解決這一問題，應(yīng)分析配電網(wǎng)運(yùn)行負(fù)荷情況，準(zhǔn)確掌握配電規(guī)律，合理采取三相負(fù)荷不平衡治理措施。例如，可選擇在配電網(wǎng)中設(shè)置補(bǔ)償裝置，在配電網(wǎng)運(yùn)行期間，補(bǔ)償裝置可以有效調(diào)節(jié)負(fù)荷不平衡，穩(wěn)定保持三相負(fù)荷的平衡狀態(tài)。以三相半橋功率調(diào)節(jié)器為例，這類裝置同時(shí)具備有功補(bǔ)償及無功補(bǔ)償使用功能，通過SPC有源型換流器發(fā)揮相間轉(zhuǎn)移有功功率以及治理無功功率的作用。此外，配電網(wǎng)電能計(jì)量工作質(zhì)量與配電網(wǎng)節(jié)能效果密切相關(guān)，當(dāng)前在部分配電網(wǎng)項(xiàng)目中，由于計(jì)量工作開展不到位，偶爾出現(xiàn)電能表抄錄不全問題，使得配電網(wǎng)所顯示用電量與實(shí)際用電量不一致，未得到統(tǒng)計(jì)的缺漏電能值被歸納至配電網(wǎng)能耗量，在客觀層面上降低了配電網(wǎng)節(jié)能屬性。因此需做好電量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)計(jì)量工作，或在配電網(wǎng)中設(shè)置若干數(shù)量的感應(yīng)器，裝置自動(dòng)對(duì)實(shí)時(shí)用電量進(jìn)行監(jiān)測(cè)計(jì)算，保證電能計(jì)量數(shù)據(jù)結(jié)果真實(shí)準(zhǔn)確。在配電網(wǎng)運(yùn)行期間，受環(huán)境與人為因素影響線路運(yùn)行質(zhì)量與輸電質(zhì)量存在不確定性，偶爾出現(xiàn)竊電現(xiàn)象或線路老化破損現(xiàn)象，不但加大了電能損耗量還存在安全風(fēng)險(xiǎn)隱患，可能出現(xiàn)人員觸電等安全事故。因此在配電網(wǎng)運(yùn)行期間須做好線路維護(hù)保養(yǎng)工作，加大線路安全巡查力度，及時(shí)更換老化破損嚴(yán)重的線路設(shè)備，重點(diǎn)檢查是否存在竊電漏電現(xiàn)象并采取解決措施。

2.6末端的低壓治理

1）提高電網(wǎng)鋪設(shè)和更新的速度。當(dāng)10kV末端出現(xiàn)低電壓時(shí)，應(yīng)根據(jù)不同區(qū)域?qū)﹄娋W(wǎng)的規(guī)劃及用電需求，有針對(duì)性地提高電網(wǎng)鋪設(shè)和更新的速度，如在山區(qū)和農(nóng)村，用戶較為分散，可以使用較低電壓的35kV配電站，在電網(wǎng)建設(shè)成本允許的情況下對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行鋪設(shè)和更新。2）當(dāng)超供電半徑線路（功率因數(shù)小于0.9）出現(xiàn)低電壓問題，應(yīng)根據(jù)具體需要補(bǔ)償容量加裝中壓線路并聯(lián)無功補(bǔ)償裝置，一般補(bǔ)償容量為線路總?cè)萘康?%～10%。3）配置調(diào)壓器。當(dāng)超供電半徑線路的首末端電壓低于20%時(shí)應(yīng)配置單向調(diào)壓器，并根據(jù)具體安裝點(diǎn)的用電負(fù)荷設(shè)置相應(yīng)的容量。當(dāng)超供電半徑屬于自帶分布式電源、負(fù)荷波動(dòng)較大，且線路首末端電壓低于20%時(shí)應(yīng)配置雙向調(diào)壓器，其容量同樣是根據(jù)具體安裝點(diǎn)的用電負(fù)荷進(jìn)行設(shè)置。

3結(jié)語

電壓質(zhì)量直接影響著供電水平，解決低電壓對(duì)于提高用電質(zhì)量、減少損耗有著十分重要的作用。通過對(duì)配電網(wǎng)低電壓成因進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)其成因較為復(fù)雜，因此在治理過程中應(yīng)結(jié)合具體問題對(duì)癥下藥，采取相應(yīng)的治理措施才能更好地解決問題，進(jìn)一步提升末端用戶電能質(zhì)量和用電體驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)

[1]韋賢廣.農(nóng)村電網(wǎng)改造技術(shù)措施探討[J].技術(shù)與市場，2014（10）：38-39.

[2]王金麗，段祥駿，李云江，等.配電網(wǎng)低電壓產(chǎn)生原因與綜合治理措施[J].供用電，2016（7）：8-12.