改善配網電壓質量的探討

孔慶杜

（肇慶粵能電力設計有限公司，廣東肇慶 526060）

改善配網電壓質量的探討

孔慶杜

（肇慶粵能電力設計有限公司，廣東肇慶 526060）

隨著我國經濟的快速發展和社會的不斷進步，不論是工業生產還是人們的日常生活，對電量的需求不斷增加，甚至達到用電高峰拉閘限電的狀況，嚴重的影響了工業生產和人們的正常生活。在電力的生產配送中，提高供電電壓的質量對工業生產和人們的日常生活具有重要的意義。本文筆者結合實際工作經驗，從電壓質量問題的概述入手，介紹了影響電壓質量的因素，并提出了改善配網電壓質量的方法，從而達到改善配網電壓質量的目的。

配網 電壓質量 方法

供電電壓質量是衡量電力系統供電質量是否合格的一個重要指標，供電電壓質量的優劣直接關系到用電設備的安全經濟運行和生產的正常運作，對國民經濟的發展也有著重要的意義。如供電電壓的質量如達不到標準將會對用戶造成不良的后果，因此，對如何改善和提升電壓質量進行研究具有十分重要的意義。

1　電壓質量問題的概述

自《電力法》在我國頒布以后，電力就作為一種特殊商品進入了市場，用戶對電力這種特殊商品可以進行自主選擇及監督，對因供電企業責任而給自身造成的經濟損失（如電壓質量異常而造成用電設備的損壞），還可以追究供電企業的責任。確保配電網的運行穩定性和自動化水平是供電企業長期以來的重要任務，電力從業者從20世紀80年代就已經意識到配電網運行中存在的潛在問題（如配電網規劃不合理、配電設備比較老舊等），因此很多全國性電力大會都以如何改造配電網為會議主題，并且制定了多種更改計劃。

就我國的實際情況而言，6kV和10kV配電網的規模巨大且負荷情況復雜，其電壓質量的改善顯得尤為重要。當長期以來，我國對6kV和10kV配電網的建設認識不到位，它們的建設和發展嚴重滯后于輸電網，這使得電壓質量長期達不到合格標準，影響了經濟和社會的發展。

一般而言，電壓質量問題主要受到短時間電壓變動和長時間電壓變動的影響，因此，下面將就這兩種情況進行重點探討。

1.1短時間電壓變動

這一類型包括電壓暫降（也稱為驟降或凹陷）和短時間電壓中斷等現象。若按持續時間長短來劃分，進一步還可以將其分成瞬時、暫時、和短時3種類型。造成短時間電壓變動的主要原因是系統故障、大容量（大電流）負荷啟動或與電網松散連接的間歇性負荷運作。根據所在系統技術和故障位置的不同，可能引起暫時過電壓或電壓跌落，甚至使電壓完全損失。無論故障發生在遠離關心點或者靠近關心點，在保護裝置動作清除故障之前，都會對電壓產生短時沖擊影響，造成短時間電壓變動。

1.2長時間電壓變動

長時間電壓變動是指在工頻條件下電壓均方根值偏離了額定值，此種偏離現象超過1min就將其稱為長時間電壓變動，它可能是欠電壓可能是過電壓。一般情況下，電力系統故障是不會引發欠電壓或過電壓的，它們主要是由于系統的開關操作或負荷變動而引起的。下表分別對欠電壓、過電壓、電壓不平衡、持續中斷等各種長時間電壓變動現象進行簡單的闡述，如表1所示。

表1

2　影響電壓質量的因素

（1）電網運行方式、負荷變化，引起電壓在某一時段內的偏移。隨著經濟的發展，人民生活水平提高，家用電器，電炊用具進入千家萬戶使用結構發生變化，尤其加劇了峰谷負荷的懸殊，造成負荷畸變，引起峰段電壓偏低。

（2）由于線路、變壓器等超載運行，即超出設備的額定容量使用，則會導致變壓器的出線端的電壓偏低。一些偏遠地區線路太長、線徑小等原因，或者是電網內感性負荷大量投入，造成功率因素下降，隨著感性負荷大量吸取無功功率，勢必造成電網增加功率損耗。

（3）電力系統三相負荷平衡狀況是電能質量的主要指標之一，電力系統三相不平衡是由于三相負載不平衡或系統三相參數不對稱所致，三相不平衡將導致旋轉電機發熱和振動，變壓器漏磁增加和局部過熱。當電網處于三相負載不平衡運行時，會發生電壓畸變，產生中性點位移電壓，造成用戶的電壓不穩定，可引起負荷重的一相電壓低、負荷的一相電壓高。

3　改善配網電壓質量的方法

在國家標準GB3485《評價企業合理用電技術導則》中規定:“企業受電端電壓在額定電壓范圍之內，企業內部供電電壓偏移允許值，一般不應超過額定電壓土5%。”這是指當企業受電端電壓雖然在額定電壓范圍之內，而由于企業內部用電設備使用不合理所引起的電壓偏移，也應采取措施，使企業內部供電電壓維持在額定電壓土5%范圍之內。為達到這一標準，可采取下列措施:

（1）做好電網運行分析和負荷預測，根據負荷的情況合理調整線路的運行方式，避免變壓器滿載、超載或輕載運行。變壓器在負荷率為75%～80%比較合理，一般變壓器負荷小于30%時，應按經濟條件考核后，合理更換相應容量的變壓器。負荷率在30%～60%時，可經過技術經濟比較，決定是否需要更換變壓器，另外，在廠休、節假日或負荷的低谷時間，可以盡量將負荷集中在一臺或幾臺變壓器上，停掉多余的空載變壓器，減少功率損耗，通過負荷的調整使到各線路的負荷盡量平衡，達到改善配網電壓質量的目的。

（2）根據用戶的具體情況合理選擇變壓器的分接開關位置，變壓器一次額定電壓的選擇如果不當，那就必然造成二次電壓偏高或偏低。為此應注意，如果變壓器離電源較近，其一次線圈的額定電壓可選高一些，如10.5kV，如果離電源較遠可選低一些，如10kv，這樣有利于二次電壓接近額定電壓。一般變壓器，通過分接開關調整電壓分接頭，以使變壓器二次電壓相對于額定電壓有土5%的變動。用以補償在低壓側線路上的電壓損失，保證用電設備端的電壓偏移不超過允許值，但是有一點應注意，即在選用分接開關檔次之前，應根據實際情況，仔細核算，看在哪個位置電壓值最佳。因為一般變壓器電壓分接開關可調整的范圍是土5%。注意防止調整后又過高、過低或對關鍵生產設備造成不良影響，通過合理選擇變壓器分接頭位置達到改善配網電壓質量的目的。

（3）合理減少供配電系統的阻抗電壓降等于電流和阻抗的乘積，而線路電阻與導線截面成反比，與長度成正比，所以縮短線路的距離，使導線截面足夠大，可以減少配電系統的阻抗，這對于負荷波動較大的配電干線，除了可以降低基本功率損耗或基本電能損耗之外，還能減少負荷波動引起的負荷波動附加線損，使電壓水平保持穩定。

（4）做好三相負荷平衡工作，為了做好三相負荷平衡工作，要以最基本的電力用戶為基礎，根據用戶的實際用電情況來接入低壓配電網，盡量做好就地平衡，確保三相負荷在大部分時間內都能保持一致。

（5）從整個配電網絡去考慮，考慮采用并聯電容器的方法來實現改善配網電壓質量的目的。并聯電容器有幾項優點:有功功率損耗小，運行維護方便，單臺容量較小，便于集合成組裝置，個別電容器損壞并不影響整個裝置的運行，所以應用很廣泛。

并聯電容器的作用主要有以下幾點:

1）補償無功功率，提高功率因數，改善配網電壓質量。由于并聯電容器與電感性負荷并聯安裝，所以，當電感性負荷吸收能量時，正好并聯電容器釋放能量。而電感性負荷放出能量時，并聯電容器卻在吸收能量。能量在兩者間轉換。即:電感性負荷所吸收的無功功率，可由并聯電容器所輸出的無功功率中得到補償。當電網容量一定時，使無功功率減少，從而可大大提高功率因數，使到電壓質量得到改善。

2）提高設備出力。由于有功功率P=S.cosψ，當設備的表現（視在）功率一定時，如果功率因素cosψ提高，上式中的P也隨之增大，可見電氣設備的有功出力也提高了。

3）降低功率損耗和電能損失。在三相交流電路中，功率損耗△P（kW）

△P=3［P2R/U2（cosψ）2］x10-3

由此可見，當功率因素提高后，將使功率損失大大下降。因此使得每年在線路上和變壓器中的電能損失下降。

4）改善電壓質量。在線路中電壓損失

△U=［（PR+QXL）/U］x10-3

式中 △U-線路中的電壓損失，kV；

P-有功功率，kW；

Q-無功功率，kVar；

U-額定電壓，kV；

R-線路的總電阻，Ω；

XL-線路感抗，Ω；

由上式可見，當線路中的無功功率Q減少以后，電壓損失△U也就減少了。

4　結語

總之，供電電壓質量是衡量電力系統供電質量是否合格的一個重要指標，其質量的優劣，直接關系到用電設備的安全經濟運行和生產的正常運作。應根據用電負荷的性質，調整用電負荷，并結合用戶的具體情況合理選擇變壓器分接開關的位置，采取有效的無功補償手段等方法實現改善配網電壓質量，從而滿足供電系統的供電指標的要求，真正達到改善配網電壓質量的目的。

［1］梁馮柳.提高地區電壓質量舉措分析［J］.科技與企業，2013.

［2］賀艷，朱佐平.如何采取有效措施提高供電電壓質量［J］.科技資訊，2010.

［3］楊璽.提高配網電壓質量方法研究［J］.電工技術，2011.