配網(wǎng)低電壓治理探討

金超 陸爭榮 陳志華 杜建明 周舒婷

【摘要】電能質(zhì)量是對評價供電企業(yè)的重要依據(jù)，電壓又是電能質(zhì)量的重要指標(biāo)，電壓的穩(wěn)定直接關(guān)系到配網(wǎng)安全穩(wěn)定運行和電氣設(shè)備使用壽命。日益復(fù)雜的配網(wǎng)結(jié)構(gòu)、日益劇增的配網(wǎng)設(shè)備，對配網(wǎng)電壓質(zhì)量控制提出了更高的要求。本文詳細(xì)分析了配網(wǎng)低電壓原因，并提出了幾種有效的治理方法，梳理出低電壓治理流程，從根源治理低電壓，提高電能質(zhì)量。

【關(guān)鍵詞】低電壓治理；配電網(wǎng)；電能質(zhì)量；無功補償

引言

隨著經(jīng)濟社會高速發(fā)展，用電需求快速增長，作為與用戶直接接觸的電網(wǎng)末端10kV及以下配電網(wǎng)正面臨巨大的供電壓力。通過低電壓數(shù)據(jù)的收集、分析、對低電壓進行整治，著力解決設(shè)備老化、設(shè)備過負(fù)荷、線徑過細(xì)、供電容量不足等容易導(dǎo)致低電壓的突出問題，大幅度提升轄區(qū)供電可靠性和電壓質(zhì)量，保障社會安全可靠用電。

中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)《電能質(zhì)量 供電電壓偏差》（GB/T 12325-2008）明確要求：（1）10kV及以下三相供電系統(tǒng)電壓允許偏差不超過額定電壓的±7%；（2）220V單相供電時電壓允許偏差不超過額定電壓的+7%與-10%。綜上所述：配網(wǎng)低電壓現(xiàn)象指10kV供電時低于9.3kV；380V三相供電時低于353.4V；220V單相供電時低于198V。

1、“低電壓”產(chǎn)生的原因及分析

1.1配網(wǎng)產(chǎn)生低電壓的主要原因 （1）供電半徑大。10kV配電線路存在迂回線路，供電半徑過大，線路阻抗增加，導(dǎo)致壓降增大，最終使10kV線路的末端電壓偏低，從而造成配電變壓器出線側(cè)電壓低。低壓配電臺區(qū)供電半徑大，低壓線路壓降增大，導(dǎo)致低壓線路的末端電壓低。（2）配電設(shè)備重載過載。配電線路設(shè)備重載過載會引起線路電流增大，從而造成線路壓降增大，進而導(dǎo)致線路末端電壓降低，最終引起低電壓問題。（3）導(dǎo)線、電纜截面積小。10kV線路導(dǎo)線越細(xì)，阻抗越大，線路壓降越大，導(dǎo)致線路末端電壓越低，最終造成配電變壓器出線側(cè)電壓越低。此外因為接戶線、進戶線等低壓線路配置不合理，存在線徑較細(xì)，再加上用戶生活水平提高，各種電器逐步增加，容易出現(xiàn)“卡脖子”現(xiàn)象，造成用戶末端電壓低。（4）無功功率補償不足。配網(wǎng)中有大量異步電動機和配電變壓器，當(dāng)負(fù)載率不高以及感性負(fù)荷設(shè)備較多時，無功負(fù)荷相對比較高，需要無功功率進行補償。當(dāng)補償并聯(lián)電容器存在投運不及時或容量不滿足要求時，線路需要輸送大量無功功率，導(dǎo)致電壓損耗過多，最終引起電壓偏低。（5）配變低壓側(cè)三相負(fù)荷不平衡。三相負(fù)荷不平衡會引起中性線產(chǎn)生較大的電流，從而導(dǎo)致中性點電壓出現(xiàn)偏移，因為變壓器繞組各有不同，所以輸出的電壓也不一定相同，此時電壓質(zhì)量就無法保證符合要求。因此，嚴(yán)重三相不平衡的低壓線路發(fā)生低電壓的可能性較高。根據(jù)國家電網(wǎng)公司《配電網(wǎng)運維規(guī)程》（Q/GDW 1519—2014）要求，配電變壓器的三相負(fù)荷應(yīng)盡量平衡，不平衡度不應(yīng)超過15%，單相負(fù)荷不高的三相變壓器，零線電流不應(yīng)大于額定電流的25%。（6）日常運維管理工作不到位。當(dāng)前，配網(wǎng)無功功率補償普遍選擇在配電變壓器低壓側(cè)就地補償，但存在無功補償裝置破舊、長期無人維護、容量配備不合理等現(xiàn)象。另外，隨著配網(wǎng)自動化的普及，大部分的臺區(qū)都已裝有智能監(jiān)測終端，通過現(xiàn)場公變終端，系統(tǒng)能實時上送公變運行基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。但部分一線生產(chǎn)人員對配變智能監(jiān)測系統(tǒng)并不熟悉，依然習(xí)慣于以往的憑經(jīng)驗“搶修”低電壓。

1.2 配網(wǎng)低電壓原因分析流程

由于配網(wǎng)產(chǎn)生低電壓的原因較多且不盡相同，故在進行低電壓治理之前應(yīng)對各低電壓臺區(qū)進行科學(xué)的診斷和分析，找準(zhǔn)具體原因，才能做到有的放矢。對于存在低電壓的配變臺區(qū)，主要有以下兩個方面問題。（1）配變出線側(cè)首端電壓不合格。對于首端電壓不合格情況首先判斷配變高壓側(cè)電壓是否合格，若10kV側(cè)電壓不合格，則應(yīng)先解決10kV線路側(cè)低電壓問題；如果配變高壓側(cè)電壓合格則繼續(xù)分析臺區(qū)側(cè)功率因數(shù)是否偏低，若配變低壓側(cè)功率因數(shù)偏低則分析無功補償設(shè)備運行是否正常、容量是否充足；如果配變低壓側(cè)功率因數(shù)正常，則繼續(xù)分析配電變壓器分接開關(guān)設(shè)置是否合理，運行是否正常。（2）配變臺區(qū)首端電壓合格但是末端電壓不合格。依次分析配變低壓側(cè)三相是否平衡，配電變壓器是否存在重載過載，導(dǎo)線線徑是否偏細(xì)，供電半徑是否不合理等。

2、“低電壓”治理常用措施探討

2.1臺區(qū)首端低電壓的治理與優(yōu)化措施 （1）在10kV側(cè)優(yōu)先考慮運行管理手段，調(diào)控變電站10kV母線電壓，優(yōu)化高壓側(cè)無功補償，在滿足電壓允許偏差為額定值的±7%的要求下，適當(dāng)提高10kV線路首端電壓，在確保10kV線路末端電壓合格的同時也為配網(wǎng)低壓側(cè)的電壓調(diào)控留出更多裕度。（2）10kV線路使用饋線調(diào)壓器。配網(wǎng)10kV線路存在供電半徑大導(dǎo)致壓降大的情況，為了提高10kV線路的調(diào)壓能力，可在線路中后段安裝使用饋線調(diào)壓器提升10kV線路末端的電壓水平，如圖1所示[1]。（3）完善電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，新建110kV變電站，通過合理增加電源布點，縮短10kV線路供電長度；改造不合理的接線方式，如迂回線路、卡脖子線路；增加并列線路運行，更換并增大線路的導(dǎo)線截面，降損并提高送電能力，從而解決10kV線路末端電壓偏低問題。

2.2臺區(qū)末端低電壓的治理與優(yōu)化措施 （1）充分利用用電信息采集系統(tǒng)、智能公用配變監(jiān)測終端、電壓監(jiān)測儀、調(diào)度自動化系統(tǒng)，提高智能監(jiān)測終端的覆蓋率和完好率，對電網(wǎng)運行參數(shù)和用戶電壓質(zhì)量進行實時監(jiān)測，切實掌控低電壓發(fā)生、發(fā)展變化情況，改以往的憑經(jīng)驗“搶修”低電壓為現(xiàn)在的靠數(shù)據(jù)“管理”低電壓，力求用最小的投入實現(xiàn)臺區(qū)低電壓治理工作效果的最大化。（2）加強配電變壓器檔位調(diào)節(jié)管理。調(diào)整變壓器分接頭簡單易行，在平常低電壓治理工作中被使用最多。在無功容量充裕并且無功基本平衡的電力系統(tǒng)中，改變變壓器分接開關(guān)具有不錯的效果，應(yīng)首先采用，對這部分無功容量充足的“低電壓”臺區(qū)，可以采取調(diào)節(jié)檔位，有效解決低電壓狀況[2]。（3）加強無功補償裝置的管理，合理配置低壓無功補償容量，更換臺區(qū)內(nèi)落后、破舊的無功補償裝置，確保無功補償裝置的有效使用，解決功率因數(shù)較低問題。一般情況下，將功率因數(shù)提高到0.95就認(rèn)為是合理補償[3]。（4）對于負(fù)荷密集，配電設(shè)施容量過載或重載的臺區(qū)應(yīng)首先且加強負(fù)荷三相不平衡管理和負(fù)荷調(diào)整。優(yōu)先采取將較大負(fù)荷轉(zhuǎn)移到其它負(fù)載較小線路的方式進行改造。對于負(fù)荷難以轉(zhuǎn)移的配變臺區(qū)，可考慮直接進行變壓器增容，或新增臺區(qū)布點來解決配電變壓器重載過載問題。（5）繪制臺區(qū)改造進度表，并在改造后分析效果，針對臺區(qū)各分支線、分接箱箱和進戶、接戶線進行定期檢查、不定時抽查，確認(rèn)是否存在“卡脖子”現(xiàn)象，防止主干線電壓質(zhì)量合格，但部分進戶線“卡脖子”原因?qū)е码妷旱偷膯栴}，同時及時對這部分臺區(qū)進行整改督辦，解決低電壓問題。

2.3 配電網(wǎng)電壓無功三級聯(lián)調(diào) 傳統(tǒng)現(xiàn)安裝的電壓無功調(diào)控設(shè)備的調(diào)控判據(jù)僅依據(jù)安裝點的測量值進行“各自為政”式的獨立控制，電網(wǎng)各級調(diào)壓與補償設(shè)備的全網(wǎng)協(xié)調(diào)性不夠，往往出現(xiàn)上級電網(wǎng)電壓處于合格區(qū)間范圍、下級電網(wǎng)調(diào)節(jié)手段已用盡而用戶電壓仍超限的情況，此時需依賴上級電網(wǎng)充分挖掘調(diào)節(jié)能力，實施上級電網(wǎng)與下級電網(wǎng)的自動協(xié)助調(diào)整，通過全網(wǎng)調(diào)節(jié)使末端電網(wǎng)調(diào)壓能力得到有力的補充與提升，由此進一步挖掘電網(wǎng)運行控制的潛力，實現(xiàn)變電站（主變、主變低壓側(cè)無功補償裝置）、線路（線路無功補償裝置、線路調(diào)壓器）和配變（配變、配變低壓側(cè)無功補償裝置）三級直接的協(xié)調(diào)控制，以達(dá)到最優(yōu)控制[4]。

3、“低電壓”治理流程

根據(jù)之前對配網(wǎng)低電壓的原因分析和治理措施，結(jié)合現(xiàn)有的配變智能終端、用電采集系統(tǒng)等提供的遙測信息，分別對臺區(qū)低壓側(cè)和10kV側(cè)梳理低電壓治理流程。臺區(qū)側(cè)低電壓治理流程如圖2；10kV側(cè)低電壓治理流程如圖3；低電壓治理總流程如圖4。

4、總結(jié)

“低電壓”治理是一項需要長期努力的工作，一方面充分利用各種新技術(shù)、新手段，排查、整理低電壓狀況，通過對配變在線監(jiān)測等系統(tǒng)的應(yīng)用，按10kV線路、配變負(fù)載率、變壓器低壓側(cè)電壓值、三相不平衡率等條件對線路、配變進行篩選，針對不同情況開展整改工作；建立負(fù)載率75%以上配變臺帳負(fù)面清單，合理安排整改計劃，按時通報迎峰度夏工程及低電壓改造工程建設(shè)進度。另一方面大力推進配網(wǎng)改造，通過增加電網(wǎng)投資，合理規(guī)劃，建設(shè)堅強的配網(wǎng)電力網(wǎng)絡(luò)，完成低電壓臺區(qū)和老舊設(shè)備的改造工作，更好的為用戶提供電能質(zhì)量符合要求且穩(wěn)定的電力資源。

參考文獻

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[3]陳文彬.電力系統(tǒng)無功優(yōu)化與電壓調(diào)整[M].北京：中國電力出版社，2003.

[4]路寧.配電網(wǎng)電壓無功三級聯(lián)調(diào)控制研究[D].西安科技大學(xué)，2010.

作者簡介

金超（1990-），男，漢族，浙江金華，本科學(xué)歷，助理工程師，畢業(yè)于福州大學(xué)，就職于國網(wǎng)金華供電公司，從事配網(wǎng)運維檢修工作。

陸爭榮（1969-），男，漢族，浙江金華，本科學(xué)歷，助理工程師，畢業(yè)于上海電力學(xué)院，就職于國網(wǎng)金華供電公司，從事配網(wǎng)運維檢修工作。

陳志華（1987-），男，漢族，浙江金華，碩士學(xué)歷，工程師，畢業(yè)于上海電力學(xué)院，就職于國網(wǎng)金華供電公司，從事配網(wǎng)運維檢修工作。

杜建明（1972-），男，漢族，浙江東陽，本科學(xué)歷，助理工程師，畢業(yè)于浙江大學(xué)，就職于國網(wǎng)金華供電公司，從事配網(wǎng)運維檢修工作。

周舒婷（1990-），女，漢族，浙江諸暨，本科學(xué)歷，助理工程師，畢業(yè)于三峽大學(xué)，就職于國網(wǎng)金華供電公司，從事配網(wǎng)運維檢修工作。