城市化進程下的電力系統電壓調節措施分析

摘 要：電壓是衡量電能質量的重要技術指標。隨著城市化進程的不斷發展，電壓的質量對于人類社會的生產生活具有重要意義。結合我國的實際情況對電力系統電壓調解措施進行了歸納總結，并對它們的使用環境進行闡述說明，以便為后來的建設者提供參考。

關鍵詞：城市化進程；電力系統；電壓調解

1 電壓偏移的原因

隨著城市化進程的步伐不斷加快，城市樓房越來越多，擁有城市戶口的居民越來越多，并且日益呈上升趨勢。用電高峰期帶來的電壓壓力大使得城市化質量受到考驗。系統滯后的無功負荷和線路損耗所引起的系統電壓損失，導致電壓偏移。

2 電壓調整的原理

電力系統地運行的電壓水平取決于無功功率能否平衡。系統的無功功率輸出應滿足在額定電壓下測量的系統負荷和網絡損耗的無功功率需求，否則會偏離額定電壓，產生電壓偏差。另外為了確保運行可靠性并且能夠適應增長的無功功率，電力系統還必須預留一定的無功容量作為備用。當系統無功功率充足時，系統可以運行在更高水平的電壓；但是當系統無功功率不足時，運行電壓水平較低，這時需要裝設補償無功功率的設備。由于電力系統供電區域范圍非常廣闊，無功功率不適宜長距離輸送，所以負載所需的無功功率應該盡可能的分層分區的平衡。根據無功功率的平衡原理可知，對電壓調整可從無功功率補償和降低網損兩個方面入手。

3 電壓調整的基本方法和適用環境

電壓調整的方法分為傳統的調壓方法和現代調壓方法。傳統的調壓方法主要有逆調壓、順調壓、常調壓三種類型。現代調壓手段主要有以下三類：（1）調節發電機勵磁電流改變機端電壓；（2）調整變壓器抽頭改變變比；（3）改變電力網絡參數和無功功率分布降低壓損。

（1）逆調壓：利用最大負載是來提高中樞點的電壓，與額定電壓高5%相比，用來補償線路因負荷增加而產生的線路損耗；在最小負載時降低中樞點地電壓，使它等于線路的額定電壓，防止造成低負載時的電壓過高。主要適用于負荷變化較大、線路較長的大型電網。優點和缺點：大多數逆調節模式的實現是非常困難的，通常需要在中樞點配備一組貴重且先進的調壓設備。

（2）順調壓：最大負載時，允許電壓降低，但不得少于102.5%的額定線電壓；在最小負載時，允許電壓升高，但不超過107.5%的額定電壓。主要用于線不長，負荷變化很小，線路電壓損失小的小型電網。優勢和劣勢：順調壓是一種低電壓調整需求，最容易實現，通常利用普通變壓器抽頭可以實現。

（3）常調壓：只要中樞點電壓仍然在2%到5%的線路額定電壓數值范圍內，就不需要根據負荷的變化來調整中樞點的電壓。主要適用于24小時內，負載變化不大，線路電壓的損失較小的中型電網。優點和缺點：常調壓模式比較逆調壓方式要求低，一般不需要配裝貴重的調壓裝置，通過調整普通變壓器抽頭或提供靜電電容器來滿足要求。

（4）調節發電機勵磁電流改變機端電壓：發電機是一種重要的調壓設備，在電網中不僅可以提供有功功率還可以提供無功功率。通過調整發電機的勵磁電流可調節電壓，當負荷較大時，電網損失的電壓較高，終端用戶電壓很低，可以通過增大發電機勵磁電流來提高電網電壓，增強電壓穩定性；當負荷較小時，電網損失的電壓降低，終端用戶的電壓升高，可以通過降低發電機的勵磁電流來降低電壓。適用環境：在供電線路不長且線路的電壓損失不大的情況下，調節發電機的電壓是最方便經濟的方法。優缺點：在幾個電廠并行的系統中，假如調整個別電廠的母線電壓，將會導致系統中的無功功率再分配，這將與無功功率的經濟分配產生矛盾。因此在大型電力系統中，調節發電機電壓只作為輔助的調壓措施。

（5）調整變壓器抽頭檔位：通過調整變壓器抽頭檔位可以調整變壓器的二次側電壓。主要有兩種方式：有載調壓和無載調壓。

a.無載調壓：操作時變壓器必須斷開電源，調整二次側電壓，不改變電壓損失，二次電壓變化幅度與負載變化同比例。b.有載調壓：通過變換抽頭的調節方法，根據負載的不同來選用不同的變壓器抽頭，可以改變電壓變化的幅度和趨勢。調節的范圍較大，當電網電壓或負載變化時，通過改變變壓器的抽頭期可滿足要求，供電可靠性高。在實際操作時，由于負載的峰谷差較大，頻繁的調整變壓器的抽頭會造成電壓波動并且影響設備的使用壽命。

（6）改變電力網絡參數和無功功率地分布降低壓損：a.并行同步調相機。同步調相機相當于空載運行的同步電動機。在過勵磁運行時，能提供感性的無功功率，具有提高系統電壓和無功功率負荷的作用；在欠勵磁運行時，能吸收感性無功功率，具有降低系統電壓和無功功率負荷的作用。適用環境：通常安裝在樞紐變電所，可平滑地調節電壓，提高了系統的穩定性。優缺點：維護比較困難，有功功率損失更大。b.并聯電抗器。并聯電抗器連接到高壓輸電線路大容量電感線圈，其目的是為了彌補高電壓輸電線路電容和吸收無功功率，防止引起的輕負荷線路的過電壓。在超高壓線路應安裝并聯電抗器。c.靜電電容器并聯。靜電電容器可以吸收系統容性無功功率充當無功電源。供應的無功功率Q值與所在的節點電壓的平方正比。適用環境：維修比較方便，一般都安裝在變電站，在運行時，連接的電容器一般分成幾組，根據負載的變化，進行投入和切除。優缺點為：補償容量受節點電壓地影響相對較大，當系統電壓下降，減小電容器的無功功率輸出會導致電壓持續下降，無功功率調節性能差；補償容量不能夠連續調節。d.并聯靜態補償器（SVC）。SVC是一種廣泛使用地快速反應地無功補償和電壓調節裝置，能夠快速和調整無功功率平穩，防止電壓崩潰，是一種強有力的措施。它是由電容器和晶閘管組合形成，可以平滑連續的改變輸出或吸收地無功功率，彌補靜電電容器地不足；比起同步調相機，其操作維護簡單，功率損耗小，可以做分相補償變化，適應不均勻荷載也適應強沖擊性荷載。SVC的濾波電路還可消除高次諧波的干擾。適用環境：在國外，SVC已經大量使用在例如在樞紐點這樣重要的變電站；近年來，在我國已經越來越受到廣泛地應用。優缺點：一樣的靜電電容器，SVC補償容量和最大的受節點電壓，電壓很低，無功補償量將大大減少。e.串聯電容器。線路串聯補償電容器是以容性電抗補償線路的感性電抗、改變電網線路中的參數X，減少在電壓損失中QX/V的分量。線路中串聯電容器，可以用來提高終端電壓，改善電壓質量，也可以用來加強電網線路兩端的電氣連接，減小的兩端電壓的相位差，提高網絡傳輸有功功率能力提高靜態穩定極限，進而提高系統運行的穩定性。適用環境：串聯電容器來調整電壓一般來說主要用于較低等級電壓的線路，在實際操作中，串聯電容器主要用于高等級電壓的線路，如220kV及以上、線路兩端均有電源的主干線。用來改善線路的運輸能力并可以提高系統的穩定性。f.切除部分負荷調壓。當緊急事故發生時，系統的電壓急劇下降，以上敘述的方法不能使用或調整電壓速度不能達到要求時，應采用低頻減載方法，根據負荷的裕度，切除一部分負載確保整個系統可以安全運行。

4 結束語

根據實際需求來調節電壓保證供電可靠性和系統的正常運行，以符合居民和企事業的需求，促進社會向前發展，推動整個人類的生活不斷改善和提高，為城市化進程提供可靠的電力保障。

參考文獻

[1]周雙喜，等.電力系統電壓穩定性及其控制[M].中國電力出版社，2004.

[2]程浩忠，等.電力系統無功與電壓穩定性[M].中國電力出版社，2004.

[3]顏偉，高強，余娟，等.輸電網絡的分層分區電壓無功調節方法[J].電網技術，2011，35（2）：71-77.