配網(wǎng)低電壓原因分析及解決對策研究

熊金山 何芳

摘 要：隨著近幾年用電負(fù)荷的急劇增長，配電網(wǎng)作為電網(wǎng)的重要組成部分，在電能質(zhì)量方面的問題越來越凸顯，尤其是大負(fù)荷運行狀態(tài)下的“低電壓”問題尤為突出。如何科學(xué)治理配電網(wǎng)“低電壓”問題，從根本上解決電壓質(zhì)量問題，是當(dāng)前電力企業(yè)亟需研究的課題。筆者根據(jù)配網(wǎng)運行工作實踐，對配電網(wǎng)低電壓成因進行總結(jié)分析，并結(jié)合運行分析及需求分析結(jié)果，通過提高運維管控力度、工程治理等措施，有效解決配電網(wǎng)“低電壓”問題，以提高供電質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：配電網(wǎng);低電壓;電壓質(zhì)量;運維管控

中圖分類號：TM744 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-1064（2021）10--02

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2021.10.061

供電電壓質(zhì)量的優(yōu)劣，直接關(guān)系到客戶的用電安全，也影響著供電公司的企業(yè)形象。配電網(wǎng)直接面向用戶供電，提供合格的電壓質(zhì)量顯得尤為重要。隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展進步，用戶對供電電壓質(zhì)量的要求也越來越高，設(shè)備對電壓質(zhì)量的敏感性逐漸增強，尤其是一些生產(chǎn)過程或產(chǎn)品具有“高、精、尖”特征的用戶[1]。

近年來，隨著新農(nóng)村及農(nóng)村城鎮(zhèn)化的發(fā)展，用電負(fù)荷增長迅速，供電設(shè)備過負(fù)荷現(xiàn)象嚴(yán)重。為有效協(xié)調(diào)解決“低電壓”問題，以下對配電網(wǎng)低電壓治理策略進行了深入探討。

1 配電網(wǎng)低電壓存在的原因分析

1.1 無功補償不合理

與城鎮(zhèn)相比，農(nóng)村電網(wǎng)的無功電源建設(shè)相對滯后，在老舊的配電變壓器中，存在無功補償容量不合理或沒有配備無功補償裝置等現(xiàn)象，導(dǎo)致用戶消耗無功較多時出現(xiàn)線路過載情況，致使線路末端用戶出現(xiàn)低電壓問題。另外，部分供電局采用電容器補償無功負(fù)荷，存在補償不到位、線路內(nèi)基本無局部分散補償現(xiàn)象，也是導(dǎo)致低電壓問題頻繁發(fā)生的原因。

1.2 低壓供電半徑過長

低壓供電半徑過長是引起配電網(wǎng)低電壓問題的主要原因之一。由于農(nóng)村配電網(wǎng)分布范圍廣且較為分散，低電壓問題在配電網(wǎng)中并不具有整體性，只是配電網(wǎng)中一個或幾個較遠(yuǎn)分支用戶出現(xiàn)低電壓問題。根據(jù)《DL/T 686-2018 電力網(wǎng)電能損耗計算導(dǎo)則》指出，隨著供電距離的增加，線路損耗問題也越來越嚴(yán)重，電壓降低越明顯，低電壓問題就越突出。

1.3 低壓三相負(fù)載不平衡

在農(nóng)村配電網(wǎng)中，由于存在低壓三相負(fù)載不平衡，導(dǎo)致出現(xiàn)低電壓現(xiàn)象，也是引起農(nóng)村配電網(wǎng)低電壓問題的主要原因。在農(nóng)村低壓配電系統(tǒng)中，一般采用TT或TN-C三相四線的供電方式。但是在實際接線中，接線員通常會忽視綜合負(fù)載平衡問題，而是隨機選取其中的兩相（如A相、C相）進行連接。當(dāng)該區(qū)域出現(xiàn)大功率負(fù)荷時，A相、C相電流就會大于B相電流;隨著A相、C相電流越高，線路末端的電壓越低，低壓三相負(fù)載出現(xiàn)不平衡，直接導(dǎo)致A相、C相所帶的用戶出現(xiàn)低電壓現(xiàn)象。

1.4 季節(jié)性負(fù)荷變化

在電網(wǎng)建設(shè)中，供電局已經(jīng)提高了對農(nóng)村電網(wǎng)電壓低問題的重視，但是由于負(fù)荷增長過快，尤其是季節(jié)性負(fù)荷變化較大，對低電壓問題的產(chǎn)生也起著很大的影響。尤其是在春節(jié)、春耕、夏季制冷、抽水抗旱、冬季取暖等節(jié)點，用電量大，負(fù)荷陡增，電壓下降更為明顯。如某局B類地區(qū)城鎮(zhèn)部分農(nóng)村配電變壓器，在春節(jié)期間負(fù)荷高達(dá)96%，平時負(fù)荷基本維持在20%左右，季節(jié)性負(fù)荷變化較為明顯。

2 加強配網(wǎng)低電壓治理的有效措施

電壓質(zhì)量直接影響著供電水平，解決低電壓問題對于提高用電質(zhì)量、減少損耗具有十分重要的作用。筆者結(jié)合配電網(wǎng)運行狀況及農(nóng)村用電需求情況進行分析，在了解問題與明確治理目標(biāo)的前提下，通過技術(shù)和管理兩個方面的措施，對配電網(wǎng)低電壓進行治理，以提高供電水平[2]。

2.1 技術(shù)措施

2.1.1 加裝無功補償裝置

在低電壓治理過程中，發(fā)電機可以為用戶提供所需的無功，但是發(fā)電機會造成系統(tǒng)電流增加，電壓降落加劇，對電壓設(shè)備的損耗增大，因此需在配變側(cè)加裝無功補償裝置，以提高系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性，為用戶端電壓的穩(wěn)定提供保障。同時，還應(yīng)根據(jù)實際需求合理配置無功補償容量，以免影響電壓電能質(zhì)量。

2.1.2 配變臺地區(qū)的低壓治理

增加配變布點。在實際治理工作中，應(yīng)綜合考慮各因素影響，在基于“小容量、密布點、短半徑”的原則上，增加布點數(shù)量，以縮短低壓供電半徑。此外，還應(yīng)結(jié)合農(nóng)村電網(wǎng)的實際情況，認(rèn)真測算出低壓線路的供電距離，確定合理的配變布點。通過科學(xué)設(shè)置配變布點，可以有效解決10 kV線路過長造成的末端“低電壓”問題。

有載調(diào)壓配變。有載調(diào)壓裝置一般有調(diào)節(jié)變壓器分接頭和加裝線路調(diào)壓器兩種。常用的是調(diào)節(jié)變壓器分接頭，通過切換配變分接頭調(diào)節(jié)配變，提高電源側(cè)電壓。但由于分接頭切換過程中容易出現(xiàn)電弧現(xiàn)象，降低了絕緣油的絕緣強度，一般采用有濾油功能的有載調(diào)壓裝置，用以解決季節(jié)性配變出現(xiàn)短時嚴(yán)重過載的“季節(jié)性”低電壓問題，即平均負(fù)載率低于25%且電壓波動較大的問題。同時，也能通過不停電方式進行有載調(diào)壓控制電壓大小，而不至于出現(xiàn)用戶停電現(xiàn)象。

單相配電供電技術(shù)。一般在電壓高負(fù)荷密度區(qū)域、用戶分散以及三相配變難以進入的負(fù)荷區(qū)域，可以采用該技術(shù)解決低電壓問題。

SVG無功補償裝置。在無功補償治理效果不顯著的區(qū)域，一般可以采用SVG無功補償裝置來消除低壓諧波、電壓閃變和無功補償容量不足等帶來的“低電壓”問題。SVG無功補償裝置可以處理容量大于50kVA的配變，其容量是配變?nèi)萘康?0%～30%。

三相不平衡自動調(diào)節(jié)裝置。主要是通過外接電流互感器實時監(jiān)測系統(tǒng)電流，將監(jiān)測的電流情況發(fā)送至SVG自動調(diào)節(jié)裝置。裝置根據(jù)三相平衡所需電流值進行自動轉(zhuǎn)換，并通過IGBT動作，將不平衡電流由大相向小相進行轉(zhuǎn)移。如當(dāng)A相、C相電流大于B相電流時，就會通過IGBT動作，將A相、C相電流轉(zhuǎn)移至B相，以實現(xiàn)三相電流平衡。

2.1.3 配置調(diào)壓器

當(dāng)超供電半徑線路的首末端電壓低于20%時，應(yīng)配置單向調(diào)壓器，并根據(jù)具體安裝點的用電負(fù)荷設(shè)置相應(yīng)的容量。當(dāng)超供電半徑屬于自帶分布式電源、負(fù)荷波動較大，且線路首末端電壓低于20%時，應(yīng)配置雙向調(diào)壓器，其容量同樣是根據(jù)具體安裝點的用電負(fù)荷進行設(shè)置。

2.1.4 關(guān)注低電壓治理前沿技術(shù)

低電壓產(chǎn)生的原因主要有供電半徑過長、線徑偏小、變壓器運行檔位不合理、負(fù)載率過重、無功不足、三相不平衡等。對于不同類型的低電壓客戶堅持分類處理，從源頭防治，采取差異化管控措施，提高當(dāng)前優(yōu)質(zhì)服務(wù)水平。針對低電壓客戶投訴傾向大，無法通過三相負(fù)荷調(diào)整與兩線改四線，且短期內(nèi)無法通過網(wǎng)改立項實施的低電壓臺區(qū)，選擇低壓線路調(diào)壓器（LVR），以有效提升線路電壓，縮短建設(shè)周期，避免投訴發(fā)生。

2.2 管理措施

加強配電設(shè)備的巡視及檢修。依靠周期性的巡視，運維人員可以及時發(fā)現(xiàn)配電網(wǎng)中嚴(yán)重超載的線路和配電設(shè)備，以及不符合《配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計技術(shù)導(dǎo)則》的線路，如供電半徑、導(dǎo)線截面等。在巡視過程中，要對配電設(shè)備進行帶電檢查，若發(fā)現(xiàn)接頭過熱、導(dǎo)線破損等問題，應(yīng)在用電低峰期對其進行維修或者更換，以及時消除設(shè)備缺陷。

加強對功率因素的管控。在部分不具備AVC（VQC）的變電站中，不僅要提升母線電壓，同時還應(yīng)加強對功率因素的管控。優(yōu)化和加強電網(wǎng)“逆調(diào)壓”的及時性，確保在電壓負(fù)荷低峰期低位或高峰期高位上，10 kV母線都能安全穩(wěn)定地運行。此外，在對功率因素的管控中，還應(yīng)確保無功設(shè)備和調(diào)壓主變都能安全可靠地運行，并盡可能減少無功設(shè)備投切和調(diào)壓主變有載分接開關(guān)動作的次數(shù)。

優(yōu)化調(diào)整變壓器分接頭。在低電壓治理過程中，需對變電站母線的電壓、配變位置等進行全面思考，以分區(qū)段的方式確定配變的初始檔位。線路距離為0～15 km，配變的分接頭檔位為10.5 kV;線路距離在15 km～30 km內(nèi)，配變的分接頭檔位為10 kV;線路距離超過30 km的配變分接頭檔位為9.5 kV，如表1所示。此外，還應(yīng)根據(jù)季節(jié)變化對分接頭的檔位進行調(diào)整。

表1 變壓器分接頭初始檔位劃分

完善管理手段，加強系統(tǒng)監(jiān)測。充分利用配網(wǎng)大數(shù)據(jù)平臺與用電信息采集系統(tǒng)，實現(xiàn)對低電壓情況的動態(tài)掌控，提升業(yè)擴報裝查勘準(zhǔn)確性，平衡臺區(qū)三相負(fù)荷，防止低電壓問題發(fā)生;在新裝客戶業(yè)擴報裝查勘環(huán)節(jié)，必須結(jié)合用電信息采集系統(tǒng)，查看新裝客戶所屬臺區(qū)的三相電流曲線，確定客戶接戶線所接相線，降低因三相不平衡導(dǎo)致線路產(chǎn)生低電壓的問題;制定配電臺區(qū)負(fù)荷平衡度考核辦法，改善配變經(jīng)濟運行水平，降低損耗，改善電壓質(zhì)量。

3 結(jié)語

綜上所述，電壓質(zhì)量直接影響著供電水平，解決低電壓對于提高用電質(zhì)量、減少損耗具有十分重要的作用。低電壓綜合治理工作是一項較為復(fù)雜的系統(tǒng)工作，具有一定的季節(jié)性和時段性等特點，在實際工作中容易出現(xiàn)反復(fù)治理的情況。為進一步改變用電難問題，充分滿足人民追求美好生活的電力需要，筆者對配電網(wǎng)低電壓成因進行了分析，發(fā)現(xiàn)其成因較為復(fù)雜。因此，在治理過程中應(yīng)對癥下藥，只有采取相應(yīng)的治理措施才能更好地解決問題，有效控制“低電壓”所造成的影響，進一步提升末端用戶電能質(zhì)量和用電體驗。

參考文獻

[1] 張向榮.試析農(nóng)村“低電壓”問題及解決措施[J].科技風(fēng)，2020（8）：143.

[2] 王金麗.配電網(wǎng)低電壓產(chǎn)生原因與綜合治理措施[J].供用電，2016（7）：8-12.