提高配網線路電壓質量及供電可靠性思路研究

李一波

摘 要：隨著經濟建設的發展和城市化步伐的加快，城市的配電網迫切需要提高供電的可靠性。就電壓的質量、控制和電網線路監測等方面，對提高供電可靠性的措施進行了分析和總結。

關鍵詞：配電線路；電壓質量；供電可靠性；無功率因數

中圖分類號：TM761+.1 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）16-0044-02

配電網集中了大量的重要負荷，其關系到整個國家的經濟發展和社會進步。然而，目前的配電網存在網架較為薄弱、設備陳舊、外部破壞嚴重、相關運行人員素質低下、技術規范尚待完善等問題，這都對電網有著較大的影響。配電網一旦發生故障，就會導致系統供電中斷，需及時排除故障才能恢復供電。因我國配電網的投資力度不足，所以其自動化和智能化的水平落后于發電和輸電項目，進而影響了整個供電系統的供電質量。因此，需要加強對配電網的科學管理，提高配網線路的電壓質量和供電可靠性，以適應電力發展的需求。

1 影響電網電壓質量的原因

通過分析和總結，影響電網電壓質量的主要原因如下。

1.1 供電距離和用電功率因數

供電距離超出供電半徑的合理值、供電導線截面的選擇不合理、電功率因數太低和無功率電流較大等因素都會造成電壓的損失。

1.2 電網運行方式的改變

電網運行方式的變化會影響功率分布和電網阻抗，導致電壓升高或降低。

1.3 負荷和調壓措施

沖擊性負荷、非對稱性負荷和缺乏調壓措施都會導致電壓問題。

1.4 電力負荷

隨著季節的變化，用戶對電的需求量也有所不同，致使電力負荷也不同。晝夜現象和生產流程的變動也是影響電力負荷的因素。一般情況下，低負荷時段的電壓偏高，負荷高峰時段的電壓偏低。

1.5 無功補償電容器

用電單位所安裝的無功補償電容器使用了“死補”，也就是說，在全天24 h之內用戶單位使用的無功量是不受限制的，而正常的無功量的供給量是固定的，這就導致了用戶單位在高峰負荷時段向電網吸收無功量，而在低負荷時段則大量向系統反送無功量的現象，進而造成電壓變動和幅度的變化。

2 電壓偏差超標的危害性

2.1 無功功率嚴重匱乏

如果電網的無功功率嚴重匱乏，就會導致電壓崩潰、系統振蕩和電網瓦解等現象，這些都會在很大程度上影響供電的安全性和可靠性。

2.2 影響正常生產

如果電壓偏低，往往會導致低電壓保護裝置動作，而電磁開關和空氣開關的跳閘都會影響生產的正常進行。但如果電壓偏高，電壓保護裝置動作也會受到影響，還會使電氣設備的電壓線圈燒壞。

2.3 影響通信

電壓值偏高或偏低都會對通信造成影響，廣播電視等的音像質量和家用電氣設備的日常運行也會受到影響。

2.4 增加電能損失

如果電壓值偏低，則會降低發電、供電和用電設備的運行，從而增加供電線路和電氣設備中的電能損失。

2.5 影響有功功率

整流器、電熱和電弧爐等負荷的有功功率與電壓的平方成正比例關系，如果電壓降低了1%，有功功率就會降低2%，因此用電設備的運行效率也會被降低；反之，如果電壓升高，有功功率也會增加。

2.6 影響電動機的正常運作

感應電動機和其他電機類負荷會受感應電機的轉矩影響，其與電壓的平方呈正相關，滑差率與電壓的平方呈負相關。因此，當電壓下降時，通常會導致電動機因過負荷而燒毀，與此同時，也會造成電動機啟動困難；反之，長期的高電壓運行會損壞電動機的絕緣層。

2.7 影響照明負荷

電壓偏差超標還會對照明負荷產生影響。當電壓過低時，發光效率會下降，進而影響到照明度。如果電壓降低了5%，則亮度會降低15%～20%；如果電壓降低10%，則亮度會降低32%.反之，如果電壓提高了5%，則電燈的使用壽命會減少約1/2；如果電壓提高了10%，則電燈只能維持使用壽命的1/3.

3 改善電壓質量的方法

選擇具有代表性的電壓監測點、優化無功電源的配置和監督無功率因數等都是改善電壓質量的方法。

3.1 選擇具有代表性的電壓監測點

電壓質量的調控工作是為了保證用戶受電端的電壓在規定所允許的偏差值以內，而在現實工作中，不可能監視到每一個用戶的電壓質量，因此，選擇具有代表性的發電廠和變電所作為監視對象是較為合理的方法。如果具有代表性的監視點的電壓質量都達標，則電網中的其他監視點的電壓質量基本上都可以滿足要求。在確定了電壓中樞點以后，中樞點就成為電網電壓調整的集中區域。

對于電壓監測點的選擇，要考慮其能真實地反映大部分受電端的電壓質量的偏移水平。《電力系統電壓和無功電力管理條例》中規定，所有的變電所和縣級供電負荷發電廠的10（6）kV母線都屬于中壓配電網的電壓監測點，并且應當選定具有廣泛代表性的用戶受電端作為電壓質量的考核點。如果是低壓用戶，則至少需要達到每一百臺變壓器設立一個電壓監測點的要求。電壓監測工作應當使用具有連續監測和統計功能的儀器進行，無人值守的變電所的母線電壓應可被調度端的調度員所監控。

3.2 界定電壓允許偏移范圍值

通常情況下，一般以電網中電壓損失最大的點和電壓損失最小的點為依據來確定中樞點的電壓允許偏移范圍值。中樞點的最低電壓為縣級供電負荷的最大值時，應提高電壓最低點的用戶電壓的下限，使其與中樞點間的電壓損失相等。中樞點的最高電壓與縣級供電負荷最小值相等時，應降低電壓最高點的用戶電壓的上限，使其與中樞點間的電壓損失相等。

3.3 優化無功電源和監督無功率因數

必須抓好無功平衡和無功補償的基礎工作，以改善和提高電壓的質量。這項工作關系到網架建設、電網結構和無功電源的配置問題，這些都是實施電壓調控的基本條件。應給電力用戶同步配置、投運相應的無功補償裝置，并對其提出安全運行的要求。這樣做是因為，一方面需要防止低功率因數的運行，另一方面要防止低負荷時段用戶向電網反送無功電力。對于有帶沖擊負荷或負荷波動的，如果工業企業的負荷不平衡，則需要配置靜止補償器。經驗表明，集中調壓的方法并不能保證電網所有結點的電壓質量問題，對于單電源的長輻射線路和對電壓有嚴格要求的變電所，就需要使用“就地補償”的方法來滿足用戶對電壓質量的要求。

4 實現自動化和提高供電可靠性的方法

快速診斷配電線路的故障并對其自動隔離的方法，我們稱之為“配電線路自動化”，其目的在于減少故障停電的范圍，恢復非故障段供電，最終提高供電的可靠性。其開發工作具有高投入、高難度等特點，是一項全方位的系統工程。

4.1 實現配電線路遠程監控自動化

在發達國家，配電線路的自動化共經歷了三個階段：柱上開關設備自動化、遠程監控自動化和計算機配電自動化。第一階段由柱上重合器、分段器等具備檢測和操控功能的設備組成，可自動隔離故障點，從而快速恢復無故障部分的供電。然而，由于設備自身的局限性，其運行方面還存在著明顯的不足；第二階段是在柱上開關加裝遠程終端裝置和操作電源，以便在停電的情況下，也可以通過各種方法與中央控制總站保持通訊、輸送數據，或遙控負荷開關進行開、合操作；第三階段是在第二階段的基礎之上將遠程控制主機與變電所的計算機自動化系統連接，以實現配電系統的實時監控。

4.2 滅弧介質無油化和采用免維護開關

滅弧介質的無油化程度是配電系統現代化的標志之一。將油作為絕緣和滅弧介質存在著火災、爆炸的危險，并且需要進行大量的維護工作。配電運行規程對柱上油開關的檢查和清掃有明確規定：絕緣電阻試驗需每2年進行1次，大修油開關需每5年進行1次。維修周期過長導致其成為降低供電可靠性的關鍵因素。真空作滅弧介質的斷路器，因具有壽命長、免維護的特點，已經成為了取代油斷路器的主要產品。

5 結束語

綜上所述，隨著現代社會的發展，強化和提高配網線路的電壓質量和供電可靠性變得越來越重要，我們應當加大對此問題的研究力度，以為其實際應用提供更好的理論依據。

參考文獻

[1]李正文，王秀麗，胡澤春.高壓配電網無功/電壓的分時段優化控制策略[G]//第十屆全國電工數學學術年會論文集.成都：中國電機工程學會電工數學專委會，2005.

〔編輯：張思楠〕