配電變壓器輸出電壓偏差的治理研究

劉樹軍

摘要：在新時期下，人們對用電的需求是越來越高，而配電變壓器在輸入電壓的時候經(jīng)常會出現(xiàn)偏差，不是電壓過低就是過高，直接影響到人們的用電，甚至還嚴重影響了人們的生活和工作。所以在這種情況下，國家電網(wǎng)需要重視起來，并要分析出配電變壓器輸出電壓偏差的原因，然后根據(jù)具體的原因，找到相應的解決方法。而本文就針對配電變壓器輸出電壓偏差的治理進行了分析和研究。

關(guān)鍵詞：配電變壓器;輸出電壓;偏差;治理研究;分析;

隨著社會的發(fā)展和進步，居民端電壓的質(zhì)量問題也是越來越多，而配電變壓器是低壓配電網(wǎng)的源頭，輸入電壓質(zhì)量的好壞，將和用戶的電壓質(zhì)量有直接的關(guān)系，但是影響配電變壓器輸出電壓質(zhì)量的因素是非常多的，如配電連接組別、運行的檔位、負載率以及三相負荷不平衡度等等，因此我們需要對以上這些因素進行深入并且科學的分析，還要在分析的過程中制定合理的解決措施，避免盲目的改造和重建，否則會影響到供電質(zhì)量。

一、配電變壓器輸出電壓偏差大的原因分析

（一）電壓偏低的原因

影響配電變壓器輸出電壓偏差低的原因主要有以下幾個方面：第一，配電網(wǎng)絡設計的結(jié)構(gòu)不夠合理，這里主要是指一些農(nóng)電線路送電的距離太長，供電的半徑又比較大，而且導線的截面又比較小，所以會使線路電壓受到的損失也太大;第二，電網(wǎng)的無功功率電源不足或者是無功補償設備管理不完善，其中經(jīng)常停用、長久失修，都會在一定程度上破壞無功平衡，這也是電網(wǎng)電壓偏低的主要原因;第三，變壓器分接頭位置放置的不夠合理;最后是電網(wǎng)接線不夠合理，電線經(jīng)常會出現(xiàn)負載過重、負荷功率因數(shù)低以及電力設備進行檢修或者線路故障等等，這些問題的出現(xiàn)也會使電網(wǎng)電壓出現(xiàn)下降的情況[1]。

（二）配電變壓器輸出電壓偏高的原因

在國家快速發(fā)展的過程中，我國的電力行業(yè)也得到了很大的發(fā)展。在現(xiàn)在電網(wǎng)的發(fā)展下，20-30萬KW的大容量機組將會被直接接入超高壓電網(wǎng)，而且500kV超高壓線路也會被投入使用中，線路充電的功率會非常大，每百公里充電功率就高達10萬kV，在這種情況下，就會使220kV-500kV超高壓電網(wǎng)內(nèi)無功過剩，最終導致主網(wǎng)電壓過高。

（三）配電網(wǎng)無功補償存在的問題

在無功補償中主要存在以下問題：首先是無功到送的問題，無功到送會給線路和變壓器增加損耗，加重線路的供電負擔。其次是三相不平衡的問題，三相不平衡也會加大線路和變壓器的損耗，同時還給三相不平衡帶來比較大的負荷。最后是諧波的問題，諧波含量如果過大的話會給電容器的使用壽命帶來很大的影響，甚至會給電容器造成損壞，而且還會因為電容器對諧波的放大作用，增加諧波的干擾，因此在做無功補償?shù)臅r候，一定要考慮到諧波的治理。

二、10kV配電變壓器的模型分析

為了更好的治理配電電壓器輸出電壓偏差的問題，本文列舉了10kV配電變壓器負荷在三相平衡和三相不平衡的情況下對電壓偏差的影響。對于10kV的配電變壓器來說一般采用的都是三相三柱式，常用的連接組別是Dyn11和Yyn0。其中在負荷平衡的情況下，兩種連接組別在輸出電壓的特性上是非常相似的。但是，居民低壓負荷是以單相負荷為主的，因為單相的設備用電時間是不同步的，所以會讓配電變壓器處于三相負載不對稱的運行狀態(tài)，而在這種情況下，系統(tǒng)中存在的零序電流和負序電流，也會造低壓側(cè)的三相電壓不對稱。就目前來說，分析變壓器不對稱運行的方式時，一般采用的是對稱分量法，然后將不對稱的三相電流分解為正、負、零序分量。

三、靈敏度分析方法

在最優(yōu)化的方法中，我們會經(jīng)常利用靈敏度來分析和研究原始數(shù)據(jù)的不準確性和穩(wěn)定性，對于靈敏度的分析方法來說，它是研究和分析一個系統(tǒng)或者模型的狀態(tài)對系統(tǒng)參數(shù)或者周圍條件變化的敏感程度的方法，而且通過靈敏度還可以更好的分析和決定，哪些參數(shù)對系統(tǒng)或者模型存在影響因素。因為臺區(qū)首端的電壓會受10kV測電壓、配電負荷水平、功率因數(shù)等多種因素的影響，同時又為了更好的分析每個因素對電壓偏差的影響程度，所以本文采用了靈敏度分析方法[2]。

四、三相負荷平衡與不平衡時對電壓偏差因素的影響分析

（一）三相負荷平衡時對電壓偏差因素的影響分析

根據(jù)上文提到的配電變壓器的模型來看，臺區(qū)的影響因素主要有以上提及到的幾個方面，所以我們根據(jù)配電變壓器的電路模型和電壓損耗計算得出，10kV側(cè)電壓的偏導數(shù)為1的時候，負載率和功率因數(shù)的偏導數(shù)一般都會小于1，由此可以得知，10kV側(cè)電壓對臺區(qū)首端輸入電壓的影響是最大的，而負載率和功率因數(shù)的大小則會和配電變壓器容量、負載率以及負荷功率因數(shù)等因素有關(guān)，但是在影響的程度上差別不是很大，不超過4%。

（二）三相負荷不平衡時對輸出電壓偏差的影響分析

在三相負荷不平衡的時候，我們首先需要做的是建立配電變壓器的正序、負序和零序模型，然后通過對稱分量法進行分析。在已知10kV側(cè)電壓、負荷電流的情況下，我們需要分析出臺區(qū)首端的每一相電壓大小和本相負荷電流有直接的關(guān)系。由此我們可以得知，Dyn11型配電變壓器，在三相負荷不平衡的時候，每一相電壓之間的差值都是很小的。但是對于Yyn0繞組的配電變壓器，分析出它是在零序阻抗的情況下，是正序阻抗的15倍左右，最終得出的結(jié)論是，Yyn0與Dyn11繞組配電變壓器相比，Yyn0繞組配電變壓器在每一相電壓上疊加了一個比較大的零序分量，所以會引發(fā)中性點的偏移出現(xiàn)，造成各相電壓幅值之間有較大的差異。

五、如何治療配電變壓器輸出電壓偏差的情況。

（一）無功補償

何為無功補償？無功補償裝置主要是安裝在配電變壓器低壓側(cè)。根據(jù)相關(guān)的技術(shù)規(guī)范和原則來看，配電網(wǎng)低壓無功補償?shù)呐渲脩撌窃?0%-40%，而在具體的使用過程中，我們會選擇30%，它最主要的作用是提高功率的因數(shù)，減少配電變壓器負載水平，以此來降低電壓的損耗[3]。

（二）給配電變壓器增加容量

給配電變壓器增加容量主要的方式是“以小換大”的增容方式，或者是增加同等容量的變壓器。在一般情況下，配電變壓器增加容量以后，負載率會變小，也就是原來負載率的一半而。根據(jù)電壓損耗的計算公式來分析，如果配電變壓器在增容以前負載是100%，那么在增容以后就會變成50%，最終通過計算可以得知，增容后的電壓有一定的提高，提高了大約2%左右。這種方式主要應用在配電變壓器負過載的情況下，或者是在低壓側(cè)電壓高于0.98pu的情況下。

（三）調(diào)節(jié)負荷的不平衡度

對于Dyn11繞組型配電變壓器來說，每一相的電壓損耗和負荷平衡的計算方法都是相同的，在最極端的時候，加入其中一相負荷以后，負載率就會達到100%，而另外兩相就會空載。但是通過對負荷的調(diào)整，降低了電壓損耗，使其減少到原來的三分之一，與此同時，電壓也相應的提高了大約1.8%左右，但是在多數(shù)條件下，電壓提升幅度是遠遠達不到極端條件下的提升幅度的。由此我們可以得知，Dyn11繞組型配電變壓器，雖然可以通過調(diào)節(jié)不平衡度來提高配電變壓器的經(jīng)濟運行能力和帶負載能力，但是對于電壓的改善效果確不是很大[4]。

結(jié)束語

綜上所述，向我們闡述了配電變壓器輸出電壓偏差的原因，同時也通過對10kV線路、配電變壓器和低壓線路的建模得知，配電的負荷水平、功率因數(shù)以及運行檔位等多種因素都和電壓損耗有一定的影響，為此提出了一些治理方法，并對治理方法分析了有效性和適用的范圍，最終我們可以很準確的解決配電變壓器輸出電壓偏差的問題，從而提高電壓質(zhì)量。

參考文獻：

[1]田樹軍，郭金明，俸波.10kV帶電作業(yè)工具耐壓試驗用的變壓器容升電壓誤差探討[J].廣西電力，2019，42（6）：45-47+52.

[2]袁義生，唐喆.智能配電網(wǎng)電壓跌落下的電力電子變壓器運行研究[J].電力自動化設備，2019，39（2）：49-54.

[3]曹琪娜，張詩建.配電變壓器輕重過載治理方法探討[J].大眾用電，2018，（4）：25-26.

[4]李玉幸，狄彥強，李顏頤，等.電壓偏差在低壓配電系統(tǒng)中的計算及優(yōu)化[J].智能建筑電氣技術(shù)，2020，14（1）：75-78.