配電網(wǎng)低電壓整治策略研究

曾銳明，曹德發(fā)

（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司梅州供電局，廣東 梅州 514000）

0 引 言

隨著我國經(jīng)濟(jì)的飛速增長，人民生活質(zhì)量不斷提升，用戶對于電能質(zhì)量要求日益提高，但隨著用電設(shè)備和用電負(fù)荷的不斷增長、農(nóng)村村莊外延等，用戶低電壓問題也日益凸顯，特別是春節(jié)、迎峰度夏等期間負(fù)荷突增加劇了低電壓問題，低電壓投訴較多，如何全面高質(zhì)解決低電壓問題顯得尤為重要[1,2]。但目前低電壓治理仍容易出現(xiàn)未摸清現(xiàn)狀、問題分析不足、治理方案缺乏系統(tǒng)考慮的情況，導(dǎo)致目前低電壓問題仍然突出。本文針對不同層級的低電壓成因，因地制宜地制定多項(xiàng)管控措施，從而有效地提升電壓質(zhì)量。

1 配電網(wǎng)低電壓整治整體策略

造成配電網(wǎng)低電壓的原因較多，可能是單一原因，也可能是多項(xiàng)因素共同導(dǎo)致，為有效解決低電壓問題，配電網(wǎng)低電壓整治應(yīng)按“先電壓、后負(fù)荷”“先低壓、后高壓”的原則，依次開展客戶、低壓線路、配變、中壓線路、變電站的節(jié)點(diǎn)電壓、設(shè)備負(fù)荷以及設(shè)備參數(shù)分析，深入剖析導(dǎo)致低電壓問題的主要原因，從而確定綜合治理措施。

其中，用戶出現(xiàn)低電壓問題主要是以下原因：（1）用戶超容用電；（2）三相不平衡；（3）配變檔位不合理、重過載；（4）中低壓線路供電半徑長（包括迂回供電）；（5）中低壓線路線徑過小、線路殘舊等；（6）線路重過載；（7）變電站母線電壓不合格（無功補(bǔ)償容量不足等）。

根據(jù)具體的低電壓成因，以下詳細(xì)描述如何通過運(yùn)維、技改、基建等措施，徹底解決低電壓問題。

2 配電網(wǎng)低電壓整治具體方案

2.1 用戶側(cè)整治方案

針對用戶超容生產(chǎn)的情況，應(yīng)加大檢查力度，加強(qiáng)用戶超容的檢查隨著工業(yè)負(fù)荷的逐年增加，對于超標(biāo)準(zhǔn)用電的客戶需改由高壓供電。

對于鋼廠等電壓波動較大的用戶，要求其加裝靜態(tài)無功發(fā)生器（Static Var Generator，SVG）裝置，實(shí)現(xiàn)用戶側(cè)的無功功率平衡。

做好需求側(cè)管理，結(jié)合電壓訴求情況以及季節(jié)性和地域特點(diǎn)，對低電壓高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域發(fā)出預(yù)警，指導(dǎo)營銷人員疏導(dǎo)客戶錯(cuò)峰用電，緩解低電壓影響，貫徹“提前介入、主動服務(wù)”的管理方法。

2.2 低壓線路整治方案

（1）針對低壓配電網(wǎng)三相負(fù)荷不平衡問題，應(yīng)通過調(diào)整低壓線路三相負(fù)荷、加裝自動平衡無功補(bǔ)償裝置、加裝換相開關(guān)型三相負(fù)荷平衡裝置以及將低壓單相供電模式（僅有火線、零線）改為三相四線制供電模式（三相供電至表箱）等措施解決，治理前后的供電模式如圖1所示。

圖1 治理前后的供電模式

采用快速換相開關(guān)型三相不平衡治理裝置可自動進(jìn)行換相調(diào)荷，使整個(gè)配電臺區(qū)運(yùn)行于三相平衡狀態(tài)，配電網(wǎng)的中性線電流顯著降低，變壓器及供電線路的損耗大大減小，可系統(tǒng)解決臺區(qū)三相不平衡問題、高線損問題、末端低電壓問題，適用于不同負(fù)載率的配電臺區(qū)。

（2）針對低壓線路供電半徑長的問題（此類原因居多），可通過新增配變割接負(fù)荷、將配變由負(fù)荷邊緣轉(zhuǎn)移至負(fù)荷中心等方式縮短供電半徑。此外，也可以在低壓線路的中后段安裝低壓線路調(diào)壓器或低壓線路無功補(bǔ)償裝置，主要包括三相調(diào)壓器、單相調(diào)壓器、三相無功補(bǔ)償裝置以及單相無功補(bǔ)償裝置。其中，調(diào)壓器主要用于純居民負(fù)荷的臺區(qū)；無功補(bǔ)償裝置主要用于感性負(fù)荷較多的臺區(qū)，如使用電機(jī)、風(fēng)機(jī)等較多的臺區(qū)。

（3）針對低壓線路線徑小的問題，則需通過線路改造或更換解決。

2.3 臺區(qū)整治方案

（1）針對配變檔位不合理的問題，應(yīng)結(jié)合臺變各分支用戶電壓情況優(yōu)化配變檔位，在保證安全的前提下，盡可能提高臺區(qū)首端電壓。

（2）針對臺區(qū)重過載問題，應(yīng)通過新增臺變割接負(fù)荷、臺變增容、臺變輪換等方式解決。

（3）針對臺區(qū)功率因數(shù)低的問題，應(yīng)通過增加無功補(bǔ)償裝置等方式解決。

2.4 中壓線路整治方案

（1）針對中壓線路殘舊、線徑細(xì)等問題，應(yīng)通過增加導(dǎo)線線徑等方式解決。通過電壓降△U=（PR+QX）/U公式可知，降低線路阻抗R和X可減少壓降，為此可通過增大導(dǎo)線線徑的方法來減小阻抗和壓降，從而抬升電壓，但該方案投資大，改造周期長。為此，以下提出2種過渡措施：一是做好地方小電源的調(diào)控，抬升小水電和光伏電站的機(jī)端電壓，尤其是位于線路末端的發(fā)電機(jī)組，同步要求電站多發(fā)無功，從而提升整條線路電壓，緩解用戶低電壓問題；二是提高設(shè)備運(yùn)維質(zhì)量，開展全線大負(fù)荷測試，排查并處理壓接不良、接頭發(fā)熱等隱患點(diǎn)。

（2）針對中壓線路供電半徑過長的問題，應(yīng)通過新出線路轉(zhuǎn)供或割接負(fù)荷、優(yōu)化線路路徑消除線路迂回、在配電線路的中后段安裝線路調(diào)壓器或線路串聯(lián)補(bǔ)償裝置，提升線路末段電壓等方式解決，如圖2所示。割接負(fù)荷時(shí)應(yīng)注意不得導(dǎo)致出現(xiàn)新的低電壓問題，不得導(dǎo)致臨近臺區(qū)重過載。

圖2 中壓線路半徑的調(diào)整

串聯(lián)補(bǔ)償裝置是采用串聯(lián)補(bǔ)償減小線路電抗，從而實(shí)時(shí)改善“魚刺”狀配電線路沿線電壓分布，降低配電線路末端的電壓下沉幅度，且具有對負(fù)荷的自適應(yīng)[3]。配電網(wǎng)絡(luò)可通過加裝串聯(lián)補(bǔ)償裝置降低網(wǎng)損，因?yàn)橛脩舳说碾妷荷仙?，線路總電流值相應(yīng)下降，而線損與電流平方成正比關(guān)系大為降低，所以經(jīng)濟(jì)效益較為顯著。串聯(lián)補(bǔ)償裝置多用在負(fù)荷分散、電壓波動較大、首末段電壓降大的長供電半徑線路中。

此外，可通過技術(shù)創(chuàng)新手段，按照35 kV配電化建設(shè)思路建設(shè)新型35 kV臺區(qū)變電站，實(shí)現(xiàn)35 kV電源快速布點(diǎn)，用35 kV電壓等級直接深入負(fù)荷中心，縮短10 kV電壓等級供電范圍，解決常規(guī)變電站征地難、投資大、建設(shè)周期長的問題，可進(jìn)一步優(yōu)化偏遠(yuǎn)地區(qū)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，提升供電可靠性和電能質(zhì)量水平，為推進(jìn)農(nóng)村電網(wǎng)高質(zhì)量發(fā)展提供堅(jiān)強(qiáng)支撐。

（3）針對中壓線路負(fù)載重、無功補(bǔ)償不足的問題，可利用儲能系統(tǒng)提供有功和無功的特點(diǎn)，加裝儲能設(shè)備改善配電網(wǎng)電能質(zhì)量問題[4]。電池儲能具有控制響應(yīng)速度快、有功功率和無功功率四象限解耦控制的優(yōu)異性能，通過合理的運(yùn)行方式和調(diào)度控制，如在負(fù)荷低谷時(shí)充電、在負(fù)荷高峰時(shí)放電，從而就地消納一部分有功，可以較好地起到削峰填谷的作用。同時(shí)，儲能變流器（Power Conversion System，PCS）可以作為動態(tài)無功補(bǔ)償設(shè)備發(fā)出無功功率，調(diào)節(jié)線路的功率因數(shù)在合理范圍。但應(yīng)注意分布式儲能的接入位置及容量需通過認(rèn)真核算才能發(fā)揮較好的作用[5]。

2.5 變電站整治方案

（1）針對變電站無功補(bǔ)償容量不足或者容量大小不合理的問題，應(yīng)及時(shí)加裝、更換、輪換電容電抗器組。

（2）針對變電站無功裝置（如主變檔位、電容電抗器）消缺滯后的問題，則應(yīng)加強(qiáng)運(yùn)維，優(yōu)化檢修次序，避免無功調(diào)控資源不足。

（3）針對地區(qū)負(fù)荷季節(jié)性、晝夜電壓差大的問題，則應(yīng)優(yōu)化變電站自動電壓控制（Automatic Voltage Control，AVC）定值，結(jié)合地區(qū)用電情況和運(yùn)行方式，整定夏季、冬季、白天或夜間等不同定值區(qū)，并利用逆調(diào)壓的原理，在保證設(shè)備安全穩(wěn)定的前提下（主變檔位、電容電抗器可能頻繁動作），適當(dāng)提升AVC動作電壓下限值，從源頭治理低電壓問題。變電站10 kV母線合格電壓應(yīng)為10.0～10.7 kV，考慮一定的裕度（AVC動作的滯后性和開關(guān)動作時(shí)間），一般將動作閾值設(shè)置為10.1 kV 和 10.6 kV，電容電抗器的動作區(qū)間為 0.5 kV，結(jié)合不同站點(diǎn)的電壓波動特性、電容電抗器動作幅度（電壓波動量與容量成正比，一般為0.2～0.4 kV），必要時(shí)可調(diào)整為10.25 kV和10.65 kV，電容電抗器的動作區(qū)間縮短為0.4 kV（確保大于一臺電容電抗器、主變檔位的動作幅度），此時(shí)應(yīng)注意設(shè)置電容電抗器、主變檔位的動作次數(shù)限制、間隔時(shí)間，避免設(shè)備超設(shè)計(jì)限額頻繁動作。

3 結(jié) 論

本文針對配電網(wǎng)低電壓問題，依次開展客戶、低壓線路、配變、中壓線路、變電站的原因排查，逐一制定行之有效的多項(xiàng)措施和方案，供管理者選擇。治理措施和方案較為全面，還包含了換相開關(guān)型不平衡治理裝置、35 kV臺區(qū)變、分布式儲能等較為新穎的整治技術(shù)。