电压质量对电网的影响及调整措施

黑龙江诚基水电热力有限公司 冯鹤彬

电压质量对电网的影响及调整措施

黑龙江诚基水电热力有限公司 冯鹤彬

一、电压质量不合格的危害

电压质量直接影响到整个供电系统的安全运行。我国《供电营业规则》中第五十四条规定：在电力系统正常情况下，供电企业供到用户受电端的供电电压允许偏差为：35 kV及以下电压供电的，电压正、负偏差的绝对值之和不超过额定值的10%；10 kV及以下三相供电的，为额定值的±7%；220 V单相供电的，为额定值的–10%～+7%。在电力系统非正常状况下，用户受电端的电压最大允许偏差不应超过额定值的±10%，用户用电功率因数达不到本规则第四十一条规定的，其受电端的电压偏差不受此限制。整体来看，电压质量不合格对用户和电网造成的危害也不尽不同。

1. 对电力用户而言。各种用电设备都是按照额定电压设计制造的，这些设备在额定电压下运行能取得最佳效果，电压过大偏离额定值，将会对用户产生不良影响。例如照明灯，其发光效率、光通量和使用寿命均与电压有关。当电压升高，白炽灯和日光灯的光通量将会随之增加，但其使用寿命将缩短；反之，电压降低，则光通量降低，灯发光不足，影响人的视力和工作效率。

2. 对电网而言。电压降低会使电网的电能损耗增大。电压过低还可能危及电网运行的稳定性，发生电压崩溃事故。而电压过高则影响设备的绝缘。因此，保证用户的电压接近额定值是电网运行调整的基本任务之一。

二、电网电压偏低或偏高的原因分析

1. 电压偏低的原因。

（1）供电网络或配电网络结构不合理，特别是一些农电线路送电距离太长，供电半径过大，导线截面太小，致使线路电压损失较大。

（2）电网无功功率电源不足或无功补偿设备管理不善，长期失修、经常停用等，使无功平衡受到破坏，这是电网电压水平普遍下降的根本原因。

（3）变压器分接头位置放置不合理。

（4）电网接线不合理，负荷过重，负荷功率因数低，电力设备检修及线路故障等，均可能使电网电压下降。

2. 电压偏高的原因。随着现代化电网的发展，20～30万kW大容量机组直接接入超高压电网，以及500 kV超高压线路的投入运行，其线路充电功率较大，每百公里充电功率（电容性无功功率）约10万kVar，使220～500 kV超高压电网内无功过剩，使主网电压过高。

三、电网电压调整措施

为了保证中枢点（即省调规定的电压监测母线，下同）电压变动不超过规定范围，在无功功率平衡的前提下，可以采用以下调压方法：

1. 利用调整变压器分接头调压。改变变压器的变比可以升高或降低次级绕组的电压。某些公司采用两种方式，即无载调压和有载调压。

2.通过改变电力网的无功功率分布进行调压。改变电力网无功功率分布的方法是在输电线末端靠近用户处装设并联的无功补偿设备。无功补偿不仅能改善电网功率因数和电压质量，而且可以使无功负荷就地平衡，提高电网的经济运行水平，同时降低电费支出，减轻工农业生产的负担，所以进行无功补偿是件利国利民的好事。例如，黑龙江诚基水电热力有限公司2008年对部分6 kV线路进行改造：岭北变电所配出6 kV线路800#线全长6.9 km，带30多家小煤矿，用户反映电压低，有时达到5.7 kV，通过实际检测电压决定在较大分支线路安装200 kVar，300 kVar两台电容器，使用户电压升高0.15 kV，同时增加线路无功功率补偿，线路改造后年节电11.2万 kW·h。

3. 改变线路参数R和X的方法调压。电压损耗可近似为电压降的纵向分量：在输送功率一定时，改变参数R和X的大小，可以改变电压损耗，起到调压作用。

（1）用串联电容补偿线路参数的方法调压。在高压电网中，通常电抗X比R大得多，因此可以用串联电容的方法改变线路电抗，以减小电压损耗。对于负荷功率因数低、输送功率大、负荷波动大、导线截面大的线路，采用串联电容器调压，效果尤其显著。

（2）按允许电压损耗选择导线截面。在低压电网中，用户很多又很分散，容量又不大，且导线截面较小，电压损耗中PR/U分量所占的比重较大，并联补偿和串联补偿不仅不经济，且均受限制。对于这种电网，改变导线电阻将取得一定的调压效果。因此，在低压电网的设计和建设中，按照规定的允许电压损耗、选择适当的导线截面，是保证用户电压质量的重要措施之一，随着城区6 kV线路改造工程的进行，这一措施得到了广泛应用，城网中因导线截面小造成线路功率和电压损耗大的状况得到了较大程度的改善。

（3）用串联电感线圈增加线路无功功率和电压损耗的方法调压。对于一些输电距离远、输送功率大的500 kV线路，由于线路的充电功率较大，整条线路呈现容性，功率因数高，使线路末端的电压很高，这时通常采用在线路上串联电感线圈的方法，吸收线路上过剩的容性无功，增加电压损耗，以达到调压的目的。

4. 辅助性调压措施。即通过变更发电机的励磁电流改变发电机的端电压来调整电压。这种方法一般可在额定电压的±5%范围内调节电压。对孤立电厂直接供电的小型电网，因线路不长，其电压损耗不大，故改变发电机电压就可满足用户的电压质量要求。但对多级变压的供电范围大的系统，仅借发电机调压一般不能满足要求。

四、正常运行时变电所和配电所的调压原则

正常运行时，装有有载调压变压器和无功补偿设备的变电所及配电所，应主动根据省调（或地调）每季度编制下发的各电压中枢点允许电压变动范围（即电压曲线）进行电压调整。

从变压器的电压负荷关系得知，用调节变压器分接头的方法调压时，随着分接头的升高，变压器的变比在减小，次级绕组的输出电压在升高，但是在这个过程中，变压器自身的功率损耗，特别是无功功率损耗也在增加。也就是说，当电网因某种原因造成无功缺额时，通过调整变压器分接头的方法调压，将要增加电网的无功缺额，造成其他地区的电压继续下降。

因此，对既有有载调压变压器又有无功补偿设备的变电所及配电所，正常运行情况下具体的调压原则如下。

1. 电压降低时，优先考虑投入无功补偿设备，再调变压器分接头，但要避免向系统倒送无功功率。

2. 电压升高时，优先考虑调整变压器分接头，再考虑退出无功补偿设备。并且，无功补偿设备的投、切要得到所属调度的同意。