配电变压器对电压质量的影响

2016-07-10王守龙

电子技术与软件工程 2016年7期

介绍了电压偏差、电压波动、三相不平衡、谐波等决定电压质量的方面；研究了配电变压器的无功功率、常见故障以及变电所位置对电压质量的影响；提出了无功补偿、按时检修、合理规划变电所位置三种改善电压质量的途径。

【关键词】配电变压器电压质量电压偏差无功补偿

电压质量是衡量电力系统好坏的重要指标之一。电压质量的好坏，会给用户对电力的使用带来较大的影响。良好的电压质量，能够保证电力设备的稳定运行，减少设备老化速度，延长电力设备的使用寿命。对于实际中的电力系统来说，其运行的过程中，会受到不同设备运行状态和运行环境的影响，使电压质量出现波动。因此，供电局应当对影响电压质量的因素进行调查研究，然后根据调查研究的结果对电力系统进行调整和优化，以保证用户的正常用电需求，改善用户用电质量。随着电网系统的发展和完善，电力用户对电压质量也提出了更高的要求。因此，我们应该对电力系统中的各种设备对电压质量的影响，有一个清晰的认识。

配电变压器是电力系统运行的重要设备之一，它将电网中的高电压转换为实际应用中的低电压，以向电力用户分配电能。由于配电变压器面向用户分配电能，它直接影响着电力系统输出的电压质量。随着相关技术的不断发展，变压器的原理、结构、性能、可靠性等也在不断发生着变化，因此其输出的电压质量也有所不同。不同种类的变压器同时应用于电网当中，给我们的电力系统带来了新的挑战。因此，研究配电变压器对电压质量的影响，具有重要的现实意义。

1 电压质量概述

根据相关技术标准，电压质量是指缓慢变化的电压偏差值指标。根据电力系统中电压的时间、相位等特征，可以将电压质量分为电压偏差、电压波动、三相不平衡、谐波和闪变等方面。

1.1 电压偏差

电压偏差衡量的是实际电压偏离标称电压的多少，它是决定电压质量最重要的一个方面。电压偏差所允许的范围，随着标称电压的不同而不同，对于用户端和母线，其允许的偏差也有所差异。电压偏差的公式如下：

（1）

电压偏差分为过电压和欠电压两种情况。过电压即实际电压高于标称电压，它可能导致电力系统中和用户端的设备由于电压过高而受损，甚至烧毁和造成事故。欠电压即实际电压低于标称电压，它会使得设备由于电压不足而停止工作。这两种情况都是应当避免的。

1.2 电压波动

电压波动是指电压在一定时间段内的变化限度。由于昼夜电网负载的不同，电力系统的供电存在明显的峰谷差，这是电压波动的主要原因。因此对于电压波动，一般选择以日作为周期，比较每天最高电压和最低电压，以确定电压的波动范围。日电压波动由下式确定：

（2）

1.3 三相不平衡

在电力系统中，三相电压一般无法做到严格相等。三相电压在一定范围内（2%，短时为4%）的不等是允许的，但如果超过了规定的值，即为三相不平衡。三相不平衡会降低电能的质量，使电动机等设备的正常使用受到影响。此外，三相不平衡也会反过来降低配电变压器的出力，引起额外的损耗，影响电力设备的使用寿命。

2 配电压变器对电压质量的影响

2.1 无功功率的影响

配电变压器本质上是一组互感线圈，通过较高的互感系数，高效地完成电压的变换。作为一种感性元件，配电变压器会给电力系统引入一定的无功功率，造成输出电压的下降，从而引起电压偏差，降低电力系统的输出效率。

2.2 故障的影响

2.2.1 超负荷运行

由于在电力系统中负荷的大小不是一成不变的，为了尽可能高效地利用设备，减少设备成本，配电变压器在运行的过程中会允许短时间的超负荷运行。在配网变压器超负荷运行时，将会引起变压器过热，导致变压器性能参数的变化，这也会导致电压不稳定，造成电压质量的下降。此外，超负荷运行导致的过热会引起绝缘层的老化，间接导致电压质量的变化。

2.2.2 绝缘的老化

配网变压器的线圈一般由油纸包裹以保证绝缘。但随着变压器的运行，绝缘油纸难免会出现老化、分解，降低绝缘性能。分解产物如水、碳氧化物等，又会影响绝缘油的性能，并进一步加快绝缘纸的老化。这样循环往复，最终使绝缘效果下降，线圈间出现漏电、短路等情况，威胁电力设备的安全。绝缘的老化同样也会使变压器性能出现变化，使输出电压降低，电压质量下降。

2.3 变电所的位置

电压质量同样受到供电距离的影响。对于配电变压器，由于其负责向用户分配电能，电压一般较低，在长距离输电时，线路的损耗会远远高于高压供电时线路的损耗，因此供电距离不宜太远，如果超过了系统的供电半径，线路上的分压就会影响到用户端的电压质量。因此，变电所的位置也会对相应的电力用户造成影响。

3 提高电压质量的途径

通过以上分析，我们了解到配电变压器影响电压质量的原理和途径，我们逐一解决变压器所造成的各项问题，即可提高配电变压器输出的电压质量。

（1）应使用无功功率补偿器对配电变压器进行无功补偿，使电力系统总的无功功率处于0.95以上，并且不能在系统空载时向系统倒送无功，即不允许过补偿。对于无功功率补偿器的选择，应考虑电力系统的实际情况，若每无功负载的变化较大，应使用动态无功补偿器进行补偿。

（2）应该对配电变压器进行按时检修，消除其故障，改善其性能，以保证电压质量。配电变压器的性能直接决定了输出的电压，若变压器出现过热、老化、油位异常、声音异常、漏电等故障，应及时对变压器进行检修，以保证电力的稳定供应，防止出现更大的故障或事故。

此外，对于变电所的选址也应该进行注意，应该将配电变压器安放在合适的位置，避免供电距离过长导致电能的无谓损耗，以及由此带来的电压质量问题。

4 结论

本文通过研究配电变压器对电压质量的影响，发现变压器的无功功率会影响配电电压的质量，以及一些常见的故障，如超负荷运行、绝缘老化、分接开关的故障会降低电压质量。在此基础上，提出了提高电压质量的三种途径，为电力系统的稳定供电提供了参考的依据。

参考文献

[1]林海雪.现代电能质量的基本问题[J].电网技术，2001，25（10）：5-12.

[2]尹德强，苏海军.配电变压器的现状及发展方向浅议[J].工业技术，2009，22：132.