臺區(qū)低電壓及重過載研究分析

補 敏，吳 敵

（1.貴州電網(wǎng)有限責(zé)任公司，貴州 貴陽 550000；2.興義供電局，貴州 興義 562400）

1 低電壓的判斷與分類

低電壓主要指用戶用電線路中的電壓值低于國家標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的電壓下限值，即20 kV及以下三相供電用戶的用電線路中的電壓值低于標(biāo)稱電壓的7%，220 V單相供電用戶的用電線路中的電壓值低于標(biāo)稱電壓的10%[1]。

低電壓主要包括長期性與季節(jié)性的低電壓。其中，長期性的低電壓主要是指用戶的低電壓狀態(tài)持續(xù)3個月或者日負(fù)載的低電壓狀態(tài)持續(xù)6個月以上。而季節(jié)性的低工作電壓則指因度夏和度冬、春灌和秋收、重要節(jié)假日以及同期的工農(nóng)業(yè)活動對電能需求的增加而產(chǎn)生的低電壓[2]。

2 低電壓產(chǎn)生的原因

2.1 供電半徑過長

低壓線路在供電半徑上過長且在末端的電壓損耗較大，使得整體的電壓出現(xiàn)偏低的情況。在偏遠(yuǎn)地區(qū)，供電半徑過長的原因是用戶居住的較為分散；在城鄉(xiāng)結(jié)合部，則主要因為自建房的不斷擴張而造成電路無限延伸。

2.2 截面小導(dǎo)致供電能力不足

受歷史因素的影響，許多老建筑的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)較低，一些主干線、分支線路以及下戶線的線徑都比較小，這也導(dǎo)致電路存在供電能力不足的現(xiàn)象。臺區(qū)內(nèi)的負(fù)荷增長超過了預(yù)期，低壓導(dǎo)線在截面上不能滿足載流量方面的需求，使得用戶無法獲取充足的電力[3]。

2.3 配變重過載

線路中的設(shè)備重載或者過載也會造成線路的壓降增大，從而使得線路的末端電壓較低，引起低壓電網(wǎng)電壓低的問題。此外，由于配電變壓器的重載和超載，使得變壓器系統(tǒng)內(nèi)的壓力增加，而當(dāng)變壓器出口位置的電壓偏低時，也會造成線路末端的電壓降低。

2.4 配變的無功補償不足

現(xiàn)代社會中，大部分家庭都有電視機、洗衣機、電冰箱或電磁爐等負(fù)荷性電器，無功的補償不足或者投運效率不達(dá)標(biāo)等都會使得電網(wǎng)無功缺額變大，線路輸送大量無功加劇了電壓降低。

2.5 配變?nèi)嘭?fù)載不平衡

配變出口位置上的負(fù)載電流不平衡度應(yīng)當(dāng)小于15%，中性的額定電流也不應(yīng)當(dāng)大于低壓側(cè)額定容量的25%。當(dāng)配變?nèi)嘭?fù)載不均衡時會引起中性點的電壓出現(xiàn)偏移，載荷輕的一相電壓偏高，載荷重的一相電壓偏低[4]。

2.6 變壓器季節(jié)性過載

春灌、秋收、重大節(jié)日等時段內(nèi)的用電負(fù)荷會猛增，導(dǎo)致變壓器出現(xiàn)季節(jié)性過載，進而出現(xiàn)低電壓問題。

2.7 設(shè)備老化

部分10 kV線路、低壓線路、接戶線路、入戶線或客戶內(nèi)部的線路由于使用的年限較久，因此老化現(xiàn)象也相當(dāng)嚴(yán)重，線段的接頭比較多，導(dǎo)致電壓的損耗較大，從而產(chǎn)生不同程度的電壓問題。

2.8 配電變壓器調(diào)壓分接開關(guān)位置不合理

部分配電變壓器在實際工作中存在操作不當(dāng)?shù)那闆r，其調(diào)壓的分接開關(guān)在位置上設(shè)定的并不合理，如果檔位過低，就會造成供電的變壓器出口的電流偏低，進而出現(xiàn)線路末端電壓較小的問題[5]。

2.9 客戶超容用電

部分用戶在實際用電過程中會發(fā)生超越協(xié)議所規(guī)定的容量用電，超過電網(wǎng)、接戶線或入戶線上的限制電流時會導(dǎo)致電線過熱、電壓降增大，從而出現(xiàn)電壓較低的問題。

3 臺區(qū)低電壓治理

3.1 治理原則

要深入貫徹多措并舉和統(tǒng)籌管理的原則，深刻剖析低電壓差所形成的原因，并根據(jù)“先管控后工程”“標(biāo)本兼治”“一臺區(qū)一措施”的基本要求，建立更為完善的檢修機制，并實施科學(xué)而適用的管理方法[6]。除此之外，自始至終貫徹協(xié)調(diào)有序和統(tǒng)籌規(guī)劃的原則，在重視社會效益的基礎(chǔ)上，根據(jù)低電壓區(qū)的低電壓危害程度及實際的影響范圍區(qū)分出輕重緩急程度后優(yōu)選建設(shè)項目，以此來有效地提高治理實效性，避免無效投入。

3.2 治理措施

一些中壓裝置的電壓過低會使整個臺區(qū)的電壓過低，在這種情形下可以調(diào)整變壓器10 kV母線的電壓、調(diào)節(jié)配電變壓器的檔位，同時增設(shè)10 kV的并聯(lián)無功補償裝置、10 kV的線路調(diào)壓器以及10 kV串聯(lián)補償裝置等。針對由三相不平衡而導(dǎo)致的臺區(qū)過低電壓，可以考慮使用運維的方法來調(diào)節(jié)配變的三相負(fù)荷。如果采用運維控制難以調(diào)整，可以考慮安裝一個三相不平衡自動調(diào)節(jié)裝置。

針對低壓配電半徑較長的地區(qū)，根據(jù)現(xiàn)有的配變負(fù)載率，采取小容量、密布點、短半徑的方式來新增配變，并由此來合理縮減低壓配電半徑。新增配變需要避免發(fā)生新的輕載，在用戶相對分散的地方，可以考慮采用單相變[7]。關(guān)于配電變壓器容量不足的問題，要更充分地根據(jù)配電變壓器在電壓負(fù)荷分布的特點，可以采用配變增容或更換過載較大的配電變壓器等方式，實現(xiàn)電壓負(fù)荷的靈活調(diào)節(jié)。針對一些距離變電站較遠(yuǎn)且季節(jié)性電壓變化幅度較大的變電站，可以使用有載的調(diào)容或者調(diào)壓進行配變。新增配變?nèi)萘吭?00 kVA及以上的，應(yīng)該按照配變?nèi)萘康?0%左右配置容量可調(diào)的無功補償裝置。對于低壓導(dǎo)線截面過小而導(dǎo)致的電壓降低，需要充分結(jié)合負(fù)載的實際情況逐步更換為截面滿足要求的導(dǎo)線。對于沒有安裝無功補償設(shè)備且功率因數(shù)不能夠滿足實際用電需求的情況，最適合的方式就是加裝一些配變低壓的相關(guān)無功補償設(shè)備。針對部分已安裝但是仍然達(dá)不到要求的配變器，應(yīng)該視實際情況進行補裝[8]。在分布上過于分散或者末端用戶較少的情況下，需要考慮成本的效益情況，可采取加裝單相調(diào)壓器或者選擇一些容量比較小的單項變等方法。

4 重過載發(fā)生原因

在配電網(wǎng)的實際工作流程中，造成交流輸電導(dǎo)線過載的因素大致有如下3個。一是在供電負(fù)載較大地方的配電網(wǎng)中產(chǎn)生了供電線路掉閘的情形，從而導(dǎo)致其他地方供電線路出現(xiàn)過載；二是當(dāng)高壓輸電和低壓輸電線路構(gòu)成的電網(wǎng)處于未解開狀態(tài)時，一旦高壓線路出現(xiàn)掉閘現(xiàn)象，就會造成低壓線路的過載；三是當(dāng)配電網(wǎng)的線路停運或掉閘之后，因調(diào)度錯誤等其他因素會導(dǎo)致事故范圍擴大或引發(fā)線路過載。當(dāng)前電力輸送系統(tǒng)的更新速度無法滿足人們對于電力的實際需求，導(dǎo)致電力輸送系統(tǒng)經(jīng)常會在超負(fù)荷狀態(tài)下運行，電力傳輸系統(tǒng)無法進行正確的調(diào)度，對居民正常用電造成影響[9]。

5 重過載調(diào)整方法

當(dāng)輸電線路發(fā)生嚴(yán)重過載現(xiàn)象時，相關(guān)調(diào)度工作人員需要在第一時間執(zhí)行相應(yīng)的安全措施，從而及時解決有關(guān)過載方面的問題，以防止出現(xiàn)更重大的故障，導(dǎo)致不必要的損失。目前，較為完善的調(diào)整重過載的方式大致如下[10]。

5.1 調(diào)整機組出力

一些較大型的輸配電網(wǎng)絡(luò)中有不少發(fā)電機組，在發(fā)生了重過載的現(xiàn)象后，如果不進行適當(dāng)調(diào)整，可能會產(chǎn)生很大的連鎖性反應(yīng)，導(dǎo)致更嚴(yán)重的結(jié)果。當(dāng)發(fā)生重過載現(xiàn)象后，就應(yīng)該適時減少送端供電機組的出力，并降低所送出的潮流，以達(dá)到消除過載的最終目的。同時，增加各地區(qū)相應(yīng)發(fā)電機組的總出力，以滿足需求端對電能的需要。當(dāng)出現(xiàn)重過載情況后，應(yīng)當(dāng)適時調(diào)整各發(fā)電機組的出力狀況，緩解輸電線路的重超載狀況，從而穩(wěn)定整個配電網(wǎng)的電力供應(yīng)。

5.2 控制用電負(fù)荷

局部線路落閘后可能會形成臨時性的輻射線路，這種供電方式會降低供電的可靠性，負(fù)載很大時非常有可能造成其他輸電線路過載。在發(fā)生重過載事件后，最合理的方法就是減少對該地區(qū)用戶的供電負(fù)載，控制用電負(fù)荷，以消除該線路的過載現(xiàn)象。

5.3 調(diào)整機組出力與控制用電負(fù)荷結(jié)合

隨著電網(wǎng)的迅速發(fā)展，供電線路的結(jié)構(gòu)也更為復(fù)雜。在處理實際有關(guān)重過載的相關(guān)故障時，單純的處理方案通常都沒有辦法在短時間內(nèi)取得較為理想的解決效果。在一般情況下，會將發(fā)電機的出力與供電負(fù)載組合起來聯(lián)合調(diào)節(jié)，以盡量減少重過載現(xiàn)象，從而提高供電系統(tǒng)的安全與可靠性等。

5.4 改變系統(tǒng)的運行方式

在配電網(wǎng)向高電壓發(fā)展的整個過程中，常常會由于低電壓系統(tǒng)沒有及時解壓，而產(chǎn)生了高低壓循壞的電磁環(huán)網(wǎng)。在這些條件下，高壓電流裝置常常會發(fā)生掉閘的情形，進而導(dǎo)致低電壓裝置的過載。處理這些由電網(wǎng)潮流分布引起的線路過載問題，最有效的辦法就是改善電網(wǎng)的環(huán)網(wǎng)構(gòu)造，進而改善潮流的分布狀況。這種方式能夠迅速消除或減少電流裝置的過載狀況，使潮流下降至安全范圍內(nèi)。

6 重過載預(yù)防措施

6.1 調(diào)整用電方的電力需求

出現(xiàn)重過載現(xiàn)象的主要原因是用戶對電能的需求量瞬時增加，在防范配電網(wǎng)出現(xiàn)重過載的過程中，需要先調(diào)整用戶在某一時間段內(nèi)對于電力的需求。在不影響電力銷售的基礎(chǔ)上，在規(guī)定的時間區(qū)域內(nèi)調(diào)節(jié)電力價格，盡量錯開不同用戶的用電高峰，以有效避免瞬間電流過大的狀況。

6.2 加強對配電網(wǎng)過載風(fēng)險的評估

由于形成配電網(wǎng)的輸電線路過載的因素眾多，包括海洋潮流的波動、溫度、風(fēng)向和陽光的輻射等，因此要對這些因素進行系統(tǒng)性分析。目前，較為成熟的檢測方式是計算嚴(yán)重度函數(shù)，而經(jīng)常使用的方法則是發(fā)電有功校正方法，調(diào)節(jié)無功補償裝置并調(diào)節(jié)與之相匹配的配置方式等。

6.3 優(yōu)化完善事故后的預(yù)處理方案

在預(yù)控配電網(wǎng)的重過載事故時，要充分結(jié)合實際情況并有針對性地制定最佳的預(yù)處理方案。需要注意的是，方案中的相關(guān)內(nèi)容一定要細(xì)化，要為每一種的可能情況都制定出詳細(xì)的處理方案，且持續(xù)進行完善、嚴(yán)格進行落實。只有如此，才可以在相關(guān)故障發(fā)生之后進行及時且合理并準(zhǔn)確的處理，以此來最大程度地加快電網(wǎng)的恢復(fù)速度。

7 結(jié) 論

低電壓和重過載都是影響配網(wǎng)電能質(zhì)量的主要因素，為了全面落實我國對電力品質(zhì)管理的有關(guān)規(guī)定，應(yīng)統(tǒng)籌兼顧電網(wǎng)質(zhì)量提升目標(biāo)，以實際問題為引導(dǎo)，對綜合管理運維、技術(shù)改造和建設(shè)問題提出科學(xué)的處理對策，尤其是在一些新科技、新工藝的創(chuàng)新運用上還需要進一步研究。