提高配网线路电压质量及供电可靠性思路研究

李一波

摘 要：随着经济建设的发展和城市化步伐的加快，城市的配电网迫切需要提高供电的可靠性。就电压的质量、控制和电网线路监测等方面，对提高供电可靠性的措施进行了分析和总结。

关键词：配电线路；电压质量；供电可靠性；无功率因数

中图分类号：TM761+.1 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）16-0044-02

配电网集中了大量的重要负荷，其关系到整个国家的经济发展和社会进步。然而，目前的配电网存在网架较为薄弱、设备陈旧、外部破坏严重、相关运行人员素质低下、技术规范尚待完善等问题，这都对电网有着较大的影响。配电网一旦发生故障，就会导致系统供电中断，需及时排除故障才能恢复供电。因我国配电网的投资力度不足，所以其自动化和智能化的水平落后于发电和输电项目，进而影响了整个供电系统的供电质量。因此，需要加强对配电网的科学管理，提高配网线路的电压质量和供电可靠性，以适应电力发展的需求。

1 影响电网电压质量的原因

通过分析和总结，影响电网电压质量的主要原因如下。

1.1 供电距离和用电功率因数

供电距离超出供电半径的合理值、供电导线截面的选择不合理、电功率因数太低和无功率电流较大等因素都会造成电压的损失。

1.2 电网运行方式的改变

电网运行方式的变化会影响功率分布和电网阻抗，导致电压升高或降低。

1.3 负荷和调压措施

冲击性负荷、非对称性负荷和缺乏调压措施都会导致电压问题。

1.4 电力负荷

随着季节的变化，用户对电的需求量也有所不同，致使电力负荷也不同。昼夜现象和生产流程的变动也是影响电力负荷的因素。一般情况下，低负荷时段的电压偏高，负荷高峰时段的电压偏低。

1.5 无功补偿电容器

用电单位所安装的无功补偿电容器使用了“死补”，也就是说，在全天24 h之内用户单位使用的无功量是不受限制的，而正常的无功量的供给量是固定的，这就导致了用户单位在高峰负荷时段向电网吸收无功量，而在低负荷时段则大量向系统反送无功量的现象，进而造成电压变动和幅度的变化。

2 电压偏差超标的危害性

2.1 无功功率严重匮乏

如果电网的无功功率严重匮乏，就会导致电压崩溃、系统振荡和电网瓦解等现象，这些都会在很大程度上影响供电的安全性和可靠性。

2.2 影响正常生产

如果电压偏低，往往会导致低电压保护装置动作，而电磁开关和空气开关的跳闸都会影响生产的正常进行。但如果电压偏高，电压保护装置动作也会受到影响，还会使电气设备的电压线圈烧坏。

2.3 影响通信

电压值偏高或偏低都会对通信造成影响，广播电视等的音像质量和家用电气设备的日常运行也会受到影响。

2.4 增加电能损失

如果电压值偏低，则会降低发电、供电和用电设备的运行，从而增加供电线路和电气设备中的电能损失。

2.5 影响有功功率

整流器、电热和电弧炉等负荷的有功功率与电压的平方成正比例关系，如果电压降低了1%，有功功率就会降低2%，因此用电设备的运行效率也会被降低；反之，如果电压升高，有功功率也会增加。

2.6 影响电动机的正常运作

感应电动机和其他电机类负荷会受感应电机的转矩影响，其与电压的平方呈正相关，滑差率与电压的平方呈负相关。因此，当电压下降时，通常会导致电动机因过负荷而烧毁，与此同时，也会造成电动机启动困难；反之，长期的高电压运行会损坏电动机的绝缘层。

2.7 影响照明负荷

电压偏差超标还会对照明负荷产生影响。当电压过低时，发光效率会下降，进而影响到照明度。如果电压降低了5%，则亮度会降低15%～20%；如果电压降低10%，则亮度会降低32%.反之，如果电压提高了5%，则电灯的使用寿命会减少约1/2；如果电压提高了10%，则电灯只能维持使用寿命的1/3.

3 改善电压质量的方法

选择具有代表性的电压监测点、优化无功电源的配置和监督无功率因数等都是改善电压质量的方法。

3.1 选择具有代表性的电压监测点

电压质量的调控工作是为了保证用户受电端的电压在规定所允许的偏差值以内，而在现实工作中，不可能监视到每一个用户的电压质量，因此，选择具有代表性的发电厂和变电所作为监视对象是较为合理的方法。如果具有代表性的监视点的电压质量都达标，则电网中的其他监视点的电压质量基本上都可以满足要求。在确定了电压中枢点以后，中枢点就成为电网电压调整的集中区域。

对于电压监测点的选择，要考虑其能真实地反映大部分受电端的电压质量的偏移水平。《电力系统电压和无功电力管理条例》中规定，所有的变电所和县级供电负荷发电厂的10（6）kV母线都属于中压配电网的电压监测点，并且应当选定具有广泛代表性的用户受电端作为电压质量的考核点。如果是低压用户，则至少需要达到每一百台变压器设立一个电压监测点的要求。电压监测工作应当使用具有连续监测和统计功能的仪器进行，无人值守的变电所的母线电压应可被调度端的调度员所监控。

3.2 界定电压允许偏移范围值

通常情况下，一般以电网中电压损失最大的点和电压损失最小的点为依据来确定中枢点的电压允许偏移范围值。中枢点的最低电压为县级供电负荷的最大值时，应提高电压最低点的用户电压的下限，使其与中枢点间的电压损失相等。中枢点的最高电压与县级供电负荷最小值相等时，应降低电压最高点的用户电压的上限，使其与中枢点间的电压损失相等。

3.3 优化无功电源和监督无功率因数

必须抓好无功平衡和无功补偿的基础工作，以改善和提高电压的质量。这项工作关系到网架建设、电网结构和无功电源的配置问题，这些都是实施电压调控的基本条件。应给电力用户同步配置、投运相应的无功补偿装置，并对其提出安全运行的要求。这样做是因为，一方面需要防止低功率因数的运行，另一方面要防止低负荷时段用户向电网反送无功电力。对于有带冲击负荷或负荷波动的，如果工业企业的负荷不平衡，则需要配置静止补偿器。经验表明，集中调压的方法并不能保证电网所有结点的电压质量问题，对于单电源的长辐射线路和对电压有严格要求的变电所，就需要使用“就地补偿”的方法来满足用户对电压质量的要求。

4 实现自动化和提高供电可靠性的方法

快速诊断配电线路的故障并对其自动隔离的方法，我们称之为“配电线路自动化”，其目的在于减少故障停电的范围，恢复非故障段供电，最终提高供电的可靠性。其开发工作具有高投入、高难度等特点，是一项全方位的系统工程。

4.1 实现配电线路远程监控自动化

在发达国家，配电线路的自动化共经历了三个阶段：柱上开关设备自动化、远程监控自动化和计算机配电自动化。第一阶段由柱上重合器、分段器等具备检测和操控功能的设备组成，可自动隔离故障点，从而快速恢复无故障部分的供电。然而，由于设备自身的局限性，其运行方面还存在着明显的不足；第二阶段是在柱上开关加装远程终端装置和操作电源，以便在停电的情况下，也可以通过各种方法与中央控制总站保持通讯、输送数据，或遥控负荷开关进行开、合操作；第三阶段是在第二阶段的基础之上将远程控制主机与变电所的计算机自动化系统连接，以实现配电系统的实时监控。

4.2 灭弧介质无油化和采用免维护开关

灭弧介质的无油化程度是配电系统现代化的标志之一。将油作为绝缘和灭弧介质存在着火灾、爆炸的危险，并且需要进行大量的维护工作。配电运行规程对柱上油开关的检查和清扫有明确规定：绝缘电阻试验需每2年进行1次，大修油开关需每5年进行1次。维修周期过长导致其成为降低供电可靠性的关键因素。真空作灭弧介质的断路器，因具有寿命长、免维护的特点，已经成为了取代油断路器的主要产品。

5 结束语

综上所述，随着现代社会的发展，强化和提高配网线路的电压质量和供电可靠性变得越来越重要，我们应当加大对此问题的研究力度，以为其实际应用提供更好的理论依据。

参考文献

[1]李正文，王秀丽，胡泽春.高压配电网无功/电压的分时段优化控制策略[G]//第十届全国电工数学学术年会论文集.成都：中国电机工程学会电工数学专委会，2005.

〔编辑：张思楠〕