電壓質量對電網的影響及調整措施

黑龍江誠基水電熱力有限公司 馮鶴彬

電壓質量對電網的影響及調整措施

黑龍江誠基水電熱力有限公司 馮鶴彬

一、電壓質量不合格的危害

電壓質量直接影響到整個供電系統的安全運行。我國《供電營業規則》中第五十四條規定：在電力系統正常情況下，供電企業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、負偏差的絕對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%。在電力系統非正常狀況下，用戶受電端的電壓最大允許偏差不應超過額定值的±10%，用戶用電功率因數達不到本規則第四十一條規定的，其受電端的電壓偏差不受此限制。整體來看，電壓質量不合格對用戶和電網造成的危害也不盡不同。

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

2. 對電網而言。電壓降低會使電網的電能損耗增大。電壓過低還可能危及電網運行的穩定性，發生電壓崩潰事故。而電壓過高則影響設備的絕緣。因此，保證用戶的電壓接近額定值是電網運行調整的基本任務之一。

二、電網電壓偏低或偏高的原因分析

1. 電壓偏低的原因。

（1）供電網絡或配電網絡結構不合理，特別是一些農電線路送電距離太長，供電半徑過大，導線截面太小，致使線路電壓損失較大。

（2）電網無功功率電源不足或無功補償設備管理不善，長期失修、經常停用等，使無功平衡受到破壞，這是電網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）電網接線不合理，負荷過重，負荷功率因數低，電力設備檢修及線路故障等，均可能使電網電壓下降。

2. 電壓偏高的原因。隨著現代化電網的發展，20～30萬kW大容量機組直接接入超高壓電網，以及500 kV超高壓線路的投入運行，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超高壓電網內無功過剩，使主網電壓過高。

三、電網電壓調整措施

為了保證中樞點（即省調規定的電壓監測母線，下同）電壓變動不超過規定范圍，在無功功率平衡的前提下，可以采用以下調壓方法：

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

2.通過改變電力網的無功功率分布進行調壓。改變電力網無功功率分布的方法是在輸電線末端靠近用戶處裝設并聯的無功補償設備。無功補償不僅能改善電網功率因數和電壓質量，而且可以使無功負荷就地平衡，提高電網的經濟運行水平，同時降低電費支出，減輕工農業生產的負擔，所以進行無功補償是件利國利民的好事。例如，黑龍江誠基水電熱力有限公司2008年對部分6 kV線路進行改造：嶺北變電所配出6 kV線路800#線全長6.9 km，帶30多家小煤礦，用戶反映電壓低，有時達到5.7 kV，通過實際檢測電壓決定在較大分支線路安裝200 kVar，300 kVar兩臺電容器，使用戶電壓升高0.15 kV，同時增加線路無功功率補償，線路改造后年節電11.2萬 kW·h。

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

（1）用串聯電容補償線路參數的方法調壓。在高壓電網中，通常電抗X比R大得多，因此可以用串聯電容的方法改變線路電抗，以減小電壓損耗。對于負荷功率因數低、輸送功率大、負荷波動大、導線截面大的線路，采用串聯電容器調壓，效果尤其顯著。

（2）按允許電壓損耗選擇導線截面。在低壓電網中，用戶很多又很分散，容量又不大，且導線截面較小，電壓損耗中PR/U分量所占的比重較大，并聯補償和串聯補償不僅不經濟，且均受限制。對于這種電網，改變導線電阻將取得一定的調壓效果。因此，在低壓電網的設計和建設中，按照規定的允許電壓損耗、選擇適當的導線截面，是保證用戶電壓質量的重要措施之一，隨著城區6 kV線路改造工程的進行，這一措施得到了廣泛應用，城網中因導線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）用串聯電感線圈增加線路無功功率和電壓損耗的方法調壓。對于一些輸電距離遠、輸送功率大的500 kV線路，由于線路的充電功率較大，整條線路呈現容性，功率因數高，使線路末端的電壓很高，這時通常采用在線路上串聯電感線圈的方法，吸收線路上過剩的容性無功，增加電壓損耗，以達到調壓的目的。

4. 輔助性調壓措施。即通過變更發電機的勵磁電流改變發電機的端電壓來調整電壓。這種方法一般可在額定電壓的±5%范圍內調節電壓。對孤立電廠直接供電的小型電網，因線路不長，其電壓損耗不大，故改變發電機電壓就可滿足用戶的電壓質量要求。但對多級變壓的供電范圍大的系統，僅借發電機調壓一般不能滿足要求。

四、正常運行時變電所和配電所的調壓原則

正常運行時，裝有有載調壓變壓器和無功補償設備的變電所及配電所，應主動根據省調（或地調）每季度編制下發的各電壓中樞點允許電壓變動范圍（即電壓曲線）進行電壓調整。

從變壓器的電壓負荷關系得知，用調節變壓器分接頭的方法調壓時，隨著分接頭的升高，變壓器的變比在減小，次級繞組的輸出電壓在升高，但是在這個過程中，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，當電網因某種原因造成無功缺額時，通過調整變壓器分接頭的方法調壓，將要增加電網的無功缺額，造成其他地區的電壓繼續下降。

因此，對既有有載調壓變壓器又有無功補償設備的變電所及配電所，正常運行情況下具體的調壓原則如下。

1. 電壓降低時，優先考慮投入無功補償設備，再調變壓器分接頭，但要避免向系統倒送無功功率。

2. 電壓升高時，優先考慮調整變壓器分接頭，再考慮退出無功補償設備。并且，無功補償設備的投、切要得到所屬調度的同意。