低壓配網(wǎng)供電電壓質(zhì)量分析和提升措施研究

根據(jù)國家和電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，在系統(tǒng)正常狀況下電網(wǎng)企業(yè)供到客戶受電端380V三相供電電壓允許偏差為標(biāo)稱電壓的±7%，220V 單相供電電壓允許偏差為標(biāo)稱電壓的7%、-10%；城市居民用戶受電端電壓合格率不低于95%，農(nóng)村居民用戶受電端電壓合格率不低于94%。當(dāng)電壓過低時，將使電動機(jī)繞組電流增大,降低電動機(jī)的效率和使用壽命，電動機(jī)轉(zhuǎn)速下降,影響用戶的產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量；使發(fā)電廠風(fēng)機(jī)、水泵設(shè)備的出力下降,直接影響鍋爐汽機(jī)的出力；還使電爐等電熱設(shè)備的出力降低，白熾燈發(fā)光效率降低，各種電子設(shè)備不能正常工作。當(dāng)電壓過高時,電氣設(shè)備的絕緣會加速老化、增加了電能損耗、增加了電費(fèi)支出。所以,保證電壓質(zhì)量的合格對于減少工業(yè)廢品、提高用電設(shè)備的效率、延長用電設(shè)備的使用壽命都有顯著的作用。

1 影響供電電壓質(zhì)量的因素

電網(wǎng)規(guī)劃、改造相對滯后。隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，用戶的用電設(shè)備激增，負(fù)荷增長非?？?。由于電網(wǎng)規(guī)劃、建設(shè)相對滯后，線路、臺區(qū)配套不到位，出現(xiàn)配變重過載、線路重過載、線路殘舊、臺區(qū)供電半徑較長、導(dǎo)線線徑偏小等情況，造成線路的電壓降較大，用戶端電壓質(zhì)量較差。

用戶負(fù)荷影響。用戶負(fù)荷的種類繁多，特別是大功率電動機(jī)、電弧爐、供氧機(jī)、整流器等負(fù)荷，這些負(fù)荷會對電網(wǎng)產(chǎn)生無功沖擊、多次諧波、負(fù)序等干擾性的負(fù)面影響，并且這些負(fù)面影響還可以經(jīng)過電網(wǎng)線路連接點影響其他用戶，給用戶帶來沖擊性的電壓干擾。

配變的峰谷差過大。用戶負(fù)荷會隨用戶生產(chǎn)流程與晝夜、季節(jié)的變化而改變，導(dǎo)致配變的峰谷差過大。用電負(fù)荷越低電壓越高，用電負(fù)荷越高電壓越低，導(dǎo)致不同季節(jié)、不同時間中用電量峰谷負(fù)荷的懸殊，從而引起電壓波動較大，不能夠提供穩(wěn)定的運(yùn)行電壓。

三相不平衡。由于用戶負(fù)荷大小不同和用電時間的差異，低壓配電網(wǎng)中存在三相負(fù)荷不平衡的現(xiàn)象，中性點電壓發(fā)生偏移，導(dǎo)致三相電壓不平衡，重負(fù)荷所在相電壓降低，輕負(fù)荷所在相電壓升高。嚴(yán)重時會使中性線電流過大，變壓器運(yùn)行溫度過高，更嚴(yán)重時將變壓器損壞。因此，當(dāng)出現(xiàn)三相不平衡時應(yīng)盡快將負(fù)荷平衡，以提高電壓質(zhì)量，降低損耗。

配變分接開關(guān)設(shè)置不合理。部分電網(wǎng)企業(yè)由于對配變運(yùn)維不到位，導(dǎo)致配變的分接開關(guān)設(shè)置不合理，或者未及時進(jìn)行調(diào)整，導(dǎo)致臺區(qū)的電壓整體偏高或偏低。

無功補(bǔ)償投入不到位。配電網(wǎng)供電負(fù)荷的多樣性會導(dǎo)致臺區(qū)無功消耗過大，配電網(wǎng)諧波含量增加，電壓發(fā)生畸變，電壓合格率低。如果無功補(bǔ)償容量不足或者投入不到位，容易使臺區(qū)用戶供電電壓處于持續(xù)偏低的情況。

2 提升供電電壓質(zhì)量措施

2.1 抓好基礎(chǔ)管理

利用調(diào)度自動化系統(tǒng)、計量自動化系統(tǒng)和電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)的電壓質(zhì)量監(jiān)測功能，進(jìn)一步拓展電壓質(zhì)量監(jiān)測點覆蓋范圍，規(guī)范和完善電壓監(jiān)測點設(shè)置，提高電壓質(zhì)量監(jiān)測點的代表性和統(tǒng)計數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。電網(wǎng)企業(yè)應(yīng)結(jié)合臺區(qū)負(fù)荷情況，采取電壓監(jiān)測儀裝置或計量自動化裝置每月定期抄錄電壓數(shù)據(jù)，每半年對所有臺區(qū)開展一次電壓普測，并形成臺區(qū)電壓管理檔案或記錄，全面掌握臺區(qū)的電壓情況。

2.2 加快電網(wǎng)改造

首先，優(yōu)化配電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，及時掌握負(fù)荷情況，梳理重過載的線路和配變，優(yōu)先采取新出線路、新增配變的方式對原有重過載線路、配變進(jìn)行改造，割接負(fù)荷，降低線路和配變的負(fù)載率。若受條件限制也可以增容更換的方式解決；其次，要逐步淘汰運(yùn)行年限長、老化殘舊的線路，提高線路的健康度，減少線路的電壓降；再次，要科學(xué)新增電源布點，合理調(diào)整電源布點，通過負(fù)荷割接縮短臺區(qū)的供電半徑，臺區(qū)的供電半徑一般不能超過400米；最后，要根據(jù)臺區(qū)的負(fù)荷情況對線徑較小的導(dǎo)線進(jìn)行更換，科學(xué)計算選用導(dǎo)線的截面，并留有一定的裕度，能滿足用戶正常使用家用電器的需求。

2.3 提升運(yùn)行管理

加強(qiáng)配變調(diào)壓分接開關(guān)檔位的運(yùn)行管理。對于供電半徑控制在400米范圍內(nèi)且低壓線徑滿足負(fù)荷需求的配電臺區(qū)整體存在電壓偏高或偏低情況，通過調(diào)整變壓器的分接開關(guān)，將配變分接開關(guān)置于合理的位置，使配變輸出電壓保持在正常合理范圍。配變分接開關(guān)調(diào)整前后，需對其低壓出口和所供的首、末端低壓用戶電壓進(jìn)行現(xiàn)場實測，對實測和用電信息采集系統(tǒng)電壓超出國標(biāo)誤差范圍的情況，及時整改。配變分接開關(guān)調(diào)整后需進(jìn)行配變的直流電阻測試，合格后才能投入運(yùn)行，確保安全。同時要分析配電變壓器調(diào)擋后其低壓出口及所供臺區(qū)各低壓用戶的電壓合格率提升效果，總結(jié)經(jīng)驗，便于指導(dǎo)下一步配電變壓器調(diào)擋工作。

加強(qiáng)配網(wǎng)無功補(bǔ)償設(shè)備的運(yùn)行管理。低壓無功補(bǔ)償具有降低臺區(qū)有功損耗，提升臺區(qū)電壓質(zhì)量的重要作用。加強(qiáng)低壓配網(wǎng)無功補(bǔ)償設(shè)備巡視和維護(hù)，及時消缺，提高配變無功補(bǔ)償設(shè)備的可用率，對于提高電壓質(zhì)量和電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平具有重要意義。另外，要嚴(yán)格執(zhí)行對用戶的功率因數(shù)進(jìn)行電費(fèi)考核的有關(guān)規(guī)定，確保用戶所配置電容器合理投退，設(shè)備故障及時處理。

及時調(diào)整三相不平衡。利用計量自動化系統(tǒng)、現(xiàn)場負(fù)荷鉗測等手段對配變?nèi)嘭?fù)荷分布情況進(jìn)行檢測，及時調(diào)整負(fù)荷達(dá)到基本平衡。同時為了遏制中性點偏移，在臺區(qū)的部分低壓桿塔加裝重復(fù)接地裝置，采用TN-C的方式，防止臺區(qū)重負(fù)荷所在相電壓降低，輕負(fù)荷所在相電壓升高，影響電壓質(zhì)量和配變經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。因此開展負(fù)荷三相不平衡治理對提升電壓質(zhì)量，提高配變經(jīng)濟(jì)運(yùn)行具有重要的意義。

2.4 優(yōu)化無功補(bǔ)償

加強(qiáng)臺區(qū)無功補(bǔ)償管理，應(yīng)結(jié)合臺區(qū)配變?nèi)萘?、?fù)荷性質(zhì)，合理配置無功補(bǔ)償容量，一般按照不低于配變?nèi)萘?0%進(jìn)行配置，容量過大可能導(dǎo)致過補(bǔ)償。根據(jù)臺區(qū)三相負(fù)荷不平衡情況，選擇合理的三相共補(bǔ)和三相分補(bǔ)容量；其次，要選用智能型無功補(bǔ)償裝置，能根據(jù)設(shè)定的無功補(bǔ)償投退定值，自動根據(jù)臺區(qū)的無功需求自動投切。

2.5 加強(qiáng)發(fā)電調(diào)度管理

加強(qiáng)發(fā)電廠調(diào)度運(yùn)行管理，確保發(fā)電廠上網(wǎng)電壓符合電網(wǎng)安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行要求。在負(fù)荷低谷期，系統(tǒng)電壓偏高時，調(diào)度部門應(yīng)采取調(diào)整發(fā)電機(jī)無功出力、進(jìn)相運(yùn)行等措施來降低系統(tǒng)電壓。加強(qiáng)小水電上網(wǎng)監(jiān)管力度，完善小水電上網(wǎng)協(xié)議，明確小水電上網(wǎng)電壓上限、功率因數(shù)要求。對小水電下達(dá)上網(wǎng)電壓曲線，嚴(yán)格控制小水電上網(wǎng)電壓越限。同時應(yīng)調(diào)度小水電錯峰上網(wǎng)，避免小水電無序上網(wǎng)導(dǎo)致系統(tǒng)電壓偏高。

2.6 應(yīng)用新技術(shù)

應(yīng)用有載調(diào)壓配電變壓器。部分配電變壓器臺區(qū)電壓波動幅度大，存在短時間內(nèi)配電變壓器臺區(qū)電壓越上限與越下限并存現(xiàn)象，低壓無功補(bǔ)償裝置不能有效改善電壓水平的情況下，通過加裝有載調(diào)壓配電變壓器，合理設(shè)置調(diào)壓策略，利用自動化信息通道上傳運(yùn)行信息，及時掌控設(shè)備狀況，可解決部分臺區(qū)由于負(fù)荷電壓波動造成的短時電壓越限情況。

應(yīng)用配網(wǎng)AVQC系統(tǒng)。結(jié)合配電自動化建設(shè)，充分利用配電自動化系統(tǒng)通信通道和測控設(shè)備，建設(shè)配電網(wǎng)AVQC系統(tǒng)調(diào)節(jié)有載配電變壓器、低壓無功補(bǔ)償裝置、線路調(diào)壓器等，實現(xiàn)動態(tài)調(diào)節(jié)配電網(wǎng)電壓和功率因數(shù)，優(yōu)化調(diào)整配網(wǎng)AVQC系統(tǒng)控制策略。

應(yīng)用低壓配網(wǎng)電壓無功統(tǒng)一調(diào)節(jié)器。在臺區(qū)末端電壓偏低的地方加裝無功統(tǒng)一調(diào)節(jié)器，可就地實時實現(xiàn)無功補(bǔ)償，更加有效地提升電壓質(zhì)量。