提升配網(wǎng)電壓質(zhì)量的方法的研究

劉俊　楊帆

【摘 要】配電網(wǎng)電壓質(zhì)量關(guān)系到廣大用戶(hù)的用電安全，必須使其始終處于合格和穩(wěn)定的范圍之內(nèi)。配電網(wǎng)文章首先分析了有可能造成配網(wǎng)電壓質(zhì)量問(wèn)題的具體因素；接著基于國(guó)家對(duì)各類(lèi)電壓指標(biāo)的規(guī)定，描述當(dāng)前配網(wǎng)電壓?jiǎn)栴}的集中表現(xiàn)；然后從理論上給出配網(wǎng)線路電壓損耗的形式；最后依據(jù)前述研究制定針對(duì)性的提升電壓質(zhì)量的措施。文章的研究依據(jù)充分，可作為運(yùn)維參照。

【關(guān)鍵詞】配電網(wǎng) 電壓分析 輔助決策

配電網(wǎng)上連變電所，下接各用戶(hù)，是電力系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)。因變電所擁有AVQC系統(tǒng)以及足夠的調(diào)壓設(shè)備，其“源頭電壓”一般是合格的，因此配電網(wǎng)的電壓?jiǎn)栴}主要由配電網(wǎng)自身引起，必須加強(qiáng)對(duì)這方面的研究。

1 造成配網(wǎng)電壓質(zhì)量問(wèn)題的因素

配電網(wǎng)的特點(diǎn)是設(shè)備種類(lèi)雜、電壓等級(jí)多，因此造成電壓?jiǎn)栴}的因素也呈現(xiàn)多樣性。

（1）電網(wǎng)阻抗的變化。主要是配電網(wǎng)運(yùn)行方式經(jīng)常變化引起。電網(wǎng)阻抗變化必然導(dǎo)致電壓升降不一。

（2）負(fù)載的變化。雖然大系統(tǒng)負(fù)荷曲線基本平滑，但歸集到某條線路，其負(fù)載呈現(xiàn)躍增或躍減特性；另外，吸收無(wú)功較多的設(shè)備的啟、停對(duì)電網(wǎng)造成的沖擊比較大；以上因素都會(huì)使電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)電壓出現(xiàn)損耗或抬升，造成波動(dòng)性的電壓?jiǎn)栴}。

（3）線路結(jié)構(gòu)問(wèn)題。主要指因線路規(guī)劃、負(fù)荷割接等不科學(xué)所造成的單線供電半徑過(guò)大、分支過(guò)多以及負(fù)荷過(guò)重等結(jié)構(gòu)性問(wèn)題。

（4）配網(wǎng)故障。配電網(wǎng)易受多種因素影響而發(fā)生單相接地、相間短路等故障。雖然單相接地允許運(yùn)行2小時(shí)，但期間非接地相電壓是正常電壓的1.732倍；而發(fā)生相間短路則會(huì)直接影響到變電所母線電壓的沉降。因此配網(wǎng)故障也是電壓?jiǎn)栴}的源頭之一。

2 當(dāng)前配網(wǎng)電壓?jiǎn)栴}的具體表現(xiàn)

國(guó)家關(guān)于用電設(shè)備入口電壓幅值要求為[1]：10kV的允許偏差是-7%～7%；0.4kV的允許偏差是-7%～7%；0.22kV的允許偏差是-10%～7%。

根據(jù)中部某省的運(yùn)行大數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)而形成的調(diào)查結(jié)果顯示見(jiàn)表1所示（深色部分為超標(biāo)）。

3 電壓損耗的理論表示

依據(jù)配網(wǎng)線路的等效原理圖和等效向量圖[2]，可得式（1）所示電壓損耗表達(dá)式。其中R、X分別為線路電阻和電抗，Ua為電源電壓（單相電路指相電壓、三相電路指線電壓，下同）、Ub為負(fù)荷側(cè)電壓、 為阻抗角。

4 電壓質(zhì)量提升的做法

4.1 線路層面

線路是配電網(wǎng)的最主要元件，解決配電網(wǎng)的電壓?jiǎn)栴}，首先要從線路著手。

（1）盡量采用絕緣導(dǎo)線。絕緣導(dǎo)線能有效避免樹(shù)枝觸碰的威脅，且感抗只有裸導(dǎo)線的1/3，結(jié)合公式（1），可知能有效降低電壓損耗。

（2）盡量不使供電半徑超規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)。城網(wǎng)中手拉手線路的建設(shè)，本來(lái)作為故障狀態(tài)的一種應(yīng)急措施。但隨著負(fù)荷的增大，真正由一個(gè)變電站同時(shí)供兩條甚至更多的手拉手線路時(shí)，末端電壓將會(huì)降低5%～10%[3]，因此應(yīng)努力優(yōu)化配網(wǎng)網(wǎng)架。

（3）盡量延長(zhǎng)高壓線路。在中低壓配網(wǎng)中，低壓線路占比是一個(gè)技術(shù)問(wèn)題。由簡(jiǎn)單的計(jì)算：在R、X、 、P等相等情況下，10kV線路因?yàn)殡妷旱燃?jí)高，其理論電壓損耗只有0.4kV的4%。因此，在保證配變深入負(fù)荷中心的前提下，應(yīng)縮減0.4kV線路。

（4）盡量使用三相電路。由式（1），單相供電模式受零線阻抗、相電壓小于線電壓等因素影響，其電壓穩(wěn)定性比三相模式要差許多。因此，對(duì)于符合條件的用戶(hù)，可單獨(dú)敷設(shè)0.4kV線路，然后將其設(shè)備均衡地接入ABC三相。

4.2 無(wú)功調(diào)配層面

配網(wǎng)電壓波動(dòng)大的相當(dāng)一部分原因是配網(wǎng)設(shè)備的無(wú)功消耗的不確定性。關(guān)于P、Q、S、 的關(guān)系見(jiàn)式（2）所示[3]。

可見(jiàn)，在P不變情況下，保證Q就能保證功率因數(shù)，也就能保證電壓質(zhì)量。具體做法有：

（1）在配網(wǎng)中推行無(wú)功自動(dòng)智能補(bǔ)償，以就地補(bǔ)償為主、集中補(bǔ)償為輔。所謂就地補(bǔ)償，就是要求無(wú)功消耗大的用戶(hù)安裝固定型或自動(dòng)投切型電容器，以減少其無(wú)功在配網(wǎng)線路的遠(yuǎn)距離傳輸；所謂集中補(bǔ)償，就是在10kV線路的某些桿段安裝智能型多分組的電容器組，以實(shí)現(xiàn)無(wú)功的補(bǔ)充補(bǔ)償。

（2）對(duì)于特殊大容量負(fù)荷，如沖床、壓機(jī)等，需在相應(yīng)變電站裝設(shè)STATCOM（靜止同步補(bǔ)償器）。

5 結(jié)語(yǔ)

配電網(wǎng)電壓質(zhì)量關(guān)系到大量用電設(shè)備的安全用電，做好配電網(wǎng)電壓質(zhì)量管理工作意義重大。文章從定性、定量?jī)蓚€(gè)層面就配網(wǎng)電壓?jiǎn)栴}的表現(xiàn)、產(chǎn)生機(jī)理等進(jìn)行描述，然后從配網(wǎng)線路改造、用戶(hù)負(fù)荷分配、配網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償、變電站無(wú)功配置等方面就如何提升電壓質(zhì)量給出詳細(xì)的、全面的應(yīng)對(duì)措施。文章的研究可作為配網(wǎng)運(yùn)維的參考。

參考文獻(xiàn)：

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[2]夏祖華.動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)應(yīng)用綜述[J].電力設(shè)備，2014，36（2）：226-228.

[3]胡銘.電能質(zhì)量及其分析方法綜述[J].電網(wǎng)技術(shù)，2012，18（1）：26-28.

作者簡(jiǎn)介：劉俊（1971—），男，上海人，大學(xué)，高級(jí)工程師，從事線損、電壓專(zhuān)業(yè)；楊帆（1988—）， 男，上海人，研究生，工程師，從事線損、電壓專(zhuān)業(yè)。