低压配电网电压质量问题分析及其优化措施研究

2014-10-15黄卫东

机电信息 2014年18期

黄卫东

（广东电网公司珠海供电局，广东珠海519100）

1 低压配电网电压质量现状分析

由于历史因素以及产权归属的不明确等多方面原因，长期以来，低压配电网的电压质量管理工作得不到足够的重视。近年来，随着对配电网投入的不断加大及重视程度的不断提高，低压配电网的结构得到了显著的改善，低压配电网电压质量也得到了明显提高，但不可否认的是，仍有大量问题存在于低压配电网的电压质量管理中。目前，配电网调压手段主要集中于对10kV中压配电网的电压进行调节，而对380V低压配电网的电压进行调节的手段则很少。但实践证明，仅仅对10kV中压配电网进行电压调节是难以满足当前形势下低压配电网电压质量优化要求的。负荷高峰时电压偏低、负荷低谷时电压偏高的现象在低压配电网中极为普遍，以某地区低压配电网为例，其电压质量合格率仅为75%，与标准中所要求的电压质量合格率相差巨大。因此，亟需采取有效措施对低压配电网电压质量进行优化，确保电压质量趋于合理水平［1］。

2 当前低压配电网电压质量存在的问题

2．1 三相负荷不平衡问题

当低压配电网的三相负荷不平衡时，就会造成其中性点发生偏移，进而导致三相电压的相位随之发生偏移，最终使得低压配电网的三相电压失衡。三相电压失衡问题会造成低压电力用户的用电电器运行效率下降，例如电灯亮度下降等，严重时还会导致用户的用电电器损坏。三相电压失衡问题长期得不到解决，必然会对低压配电网的电压质量造成影响。

2．2 无功补偿问题

低压配电网的无功补偿主要存在以下几个问题［2］：（1）配电网改造后增加了高低压配电线路，配电网的覆盖地区也得到扩大，但并没有随之增加无功补偿容量。（2）在配电网不断扩大的过程中，无功用户的数量和规模随之增加。（3）部分地区的电力用户觉得无功补偿设备价格贵而不愿意加装。

上述问题导致了低压配电网无功容量缺乏，使电压质量难以满足标准要求，同时也使线损大大增加。

2．3 低压配电线路问题

虽然近年来的配电网改造工作使得低压配电网的线路结构得到了极大的改善，但由于覆盖面太广、接入点太多、工作量太过繁重，相当多的低压配电线路依然存在各种各样的问题。例如，导线线径小，在用电高峰期用户的用电需求难以得到满足，线路末端的电压质量得不到保障等。

3 低压配电网电压质量的优化措施

3．1 做好三相负荷平衡工作

为了做好三相负荷平衡工作，要以最基本的电力用户为基础，根据用户的实际用电情况来接入低压配电网，尽量做到就地平衡，确保三相负荷在大部分时间内都能保持一致。

3．2 增加无功补偿容量

要对低压配电网的无功补偿进行全面、系统的规划和改造，使无功补偿得到合理布局，尽量做到就地平衡和分散补偿。要将集中补偿和分散补偿、高压补偿和低压补偿、动态补偿和静态补偿很好地结合起来，对于那些功率因数较低的低压电力用户，要督促其就地进行无功补偿［3］。

3．3 改变10kV配变的变比

可通过调整10kV配变的变比来得到很好的电压质量优化效果。但值得注意的是，改变10kV配变的变比将会对整个台区的电压水平造成影响，因此对其优化效果必须适当加以限制。此外，若电压偏移额定电压的幅度过大，已经超出了10kV配变分接头的调节范围，则这种电压质量优化措施就会失效。

3．4 更换低压配电线路的导线

更换低压配电线路的导线是相对较为简易的一种优化措施，但需要注意以下2点［4］：

（1）要考虑好导线截面的配合问题，距离电源点近的支线线路的导线截面要大于距离电源点远的支线线路的导线截面。

（2）要综合考虑更换导线的经济性，若投资过大，则应采取性价比更高的优化措施。

4 实例分析

4．1 电压质量偏移情况

某地区配电网10kV馈线A的2号低压台区检测到电压偏低情况，其中电压最低点的电压偏移量已经达到－8．5%，不满足380V低压配电网电压偏移量在－7%～7%之间的要求。

4．2 电压质量偏移解决措施

（1）加设无功补偿装置。通过无功优化计算，可以在10kV馈线A的沿线各点加设一定容量的无功补偿装置，即可有效解决2号低压台区的电压偏低问题。具体补偿点及补偿容量如表1所示，按无功补偿装置投资为125元／kvar计算，补偿总容量为140kvar，共需投资1．75万元。加设无功补偿装置后，10kV馈线A的2号低压台区电压最低点电压偏移量为－3．75%，满足380V低压配电网电压偏移量在－7%～7%之间的要求，有效解决了电压偏低问题。

（2）调整10kV配变分接头。对10kV馈线A的2号低压台区中10kV配变的分接头位置进行调整，也可达到较为理想的电压质量优化效果。经检查发现，2号低压台区的10kV配变高压侧分接头档位在10kV处，将其调至9．75kV处时，2号低压台区电压最低点的电压偏移量已降至－5．74%，进一步将分接头档位调整至9．5kV处时，电压最低点的电压偏移量降至－3．15%，有效实现了对电压质量的优化。

表1 10kV馈线A无功补偿装置加设点及其容量

（3）更换低压配电网导线。经过细致分析后发现，2号低压台区10kV配变的低压侧出口处电压偏移量为－2．96%，但低压配电线路沿线电压偏移量分别达到了－5．98%、－7．23%、－8．5%，所以可以考虑采用更换低压配电网导线的措施来改善电压质量。通过将原导线更换为70mm2截面的导线后发现，2号低压台区电压最低点的电压偏移量降至－7．08%，虽然有了显著的改善，但仍不满足规范中对电压质量的要求。因此，更换导线截面虽然可以有效改善低压配电网的电压质量，但其改善效果呈慢慢减弱趋势，即改善到一定程度后，即使继续增加导线截面，仍不会对电压质量有更为明显的改善效果。

4．3 效果分析

本实例中分别采取了加设无功补偿装置、调整10kV配变分接头和更换低压配电网导线3种措施。其中，调整10kV配变分接头取得的电压质量优化效果最好，将电压偏移从－8．5%降至－3．15%，而且这种优化措施无需增加新的电气设备，是利用10kV配变自身的调节手段。但这种优化措施仅在配电网中无功较为充足，且最低点电压偏移量相对不大的情况下才能取得较好的效果，同时还要求10kV配变的分接头档位有足够宽的调节范围。加设无功补偿装置是对配电网的无功进行优化，能够对电压质量起到最为直接的优化作用，效果也较为明显，而且加设无功补偿装置的总投资仅为1．75万元，性价比较为合理。由于2号低压台区10kV配变的低压侧出口处电压已经偏低，因此更换低压配电网导线难以起到本质性的作用，只能将电压最低点的电压偏移量从－8．5%降至－7．08%，还是无法满足规范中对电压质量的要求，所以不推荐采取该种措施来优化电压质量。