提升配网电压质量的方法的研究

刘俊　杨帆

【摘 要】配电网电压质量关系到广大用户的用电安全，必须使其始终处于合格和稳定的范围之内。配电网文章首先分析了有可能造成配网电压质量问题的具体因素；接着基于国家对各类电压指标的规定，描述当前配网电压问题的集中表现；然后从理论上给出配网线路电压损耗的形式；最后依据前述研究制定针对性的提升电压质量的措施。文章的研究依据充分，可作为运维参照。

【关键词】配电网 电压分析 辅助决策

配电网上连变电所，下接各用户，是电力系统的重要环节。因变电所拥有AVQC系统以及足够的调压设备，其“源头电压”一般是合格的，因此配电网的电压问题主要由配电网自身引起，必须加强对这方面的研究。

1 造成配网电压质量问题的因素

配电网的特点是设备种类杂、电压等级多，因此造成电压问题的因素也呈现多样性。

（1）电网阻抗的变化。主要是配电网运行方式经常变化引起。电网阻抗变化必然导致电压升降不一。

（2）负载的变化。虽然大系统负荷曲线基本平滑，但归集到某条线路，其负载呈现跃增或跃减特性；另外，吸收无功较多的设备的启、停对电网造成的冲击比较大；以上因素都会使电网节点电压出现损耗或抬升，造成波动性的电压问题。

（3）线路结构问题。主要指因线路规划、负荷割接等不科学所造成的单线供电半径过大、分支过多以及负荷过重等结构性问题。

（4）配网故障。配电网易受多种因素影响而发生单相接地、相间短路等故障。虽然单相接地允许运行2小时，但期间非接地相电压是正常电压的1.732倍；而发生相间短路则会直接影响到变电所母线电压的沉降。因此配网故障也是电压问题的源头之一。

2 当前配网电压问题的具体表现

国家关于用电设备入口电压幅值要求为[1]：10kV的允许偏差是-7%～7%；0.4kV的允许偏差是-7%～7%；0.22kV的允许偏差是-10%～7%。

根据中部某省的运行大数据统计而形成的调查结果显示见表1所示（深色部分为超标）。

3 电压损耗的理论表示

依据配网线路的等效原理图和等效向量图[2]，可得式（1）所示电压损耗表达式。其中R、X分别为线路电阻和电抗，Ua为电源电压（单相电路指相电压、三相电路指线电压，下同）、Ub为负荷侧电压、 为阻抗角。

4 电压质量提升的做法

4.1 线路层面

线路是配电网的最主要元件，解决配电网的电压问题，首先要从线路着手。

（1）尽量采用绝缘导线。绝缘导线能有效避免树枝触碰的威胁，且感抗只有裸导线的1/3，结合公式（1），可知能有效降低电压损耗。

（2）尽量不使供电半径超规划标准。城网中手拉手线路的建设，本来作为故障状态的一种应急措施。但随着负荷的增大，真正由一个变电站同时供两条甚至更多的手拉手线路时，末端电压将会降低5%～10%[3]，因此应努力优化配网网架。

（3）尽量延长高压线路。在中低压配网中，低压线路占比是一个技术问题。由简单的计算：在R、X、 、P等相等情况下，10kV线路因为电压等级高，其理论电压损耗只有0.4kV的4%。因此，在保证配变深入负荷中心的前提下，应缩减0.4kV线路。

（4）尽量使用三相电路。由式（1），单相供电模式受零线阻抗、相电压小于线电压等因素影响，其电压稳定性比三相模式要差许多。因此，对于符合条件的用户，可单独敷设0.4kV线路，然后将其设备均衡地接入ABC三相。

4.2 无功调配层面

配网电压波动大的相当一部分原因是配网设备的无功消耗的不确定性。关于P、Q、S、 的关系见式（2）所示[3]。

可见，在P不变情况下，保证Q就能保证功率因数，也就能保证电压质量。具体做法有：

（1）在配网中推行无功自动智能补偿，以就地补偿为主、集中补偿为辅。所谓就地补偿，就是要求无功消耗大的用户安装固定型或自动投切型电容器，以减少其无功在配网线路的远距离传输；所谓集中补偿，就是在10kV线路的某些杆段安装智能型多分组的电容器组，以实现无功的补充补偿。

（2）对于特殊大容量负荷，如冲床、压机等，需在相应变电站装设STATCOM（静止同步补偿器）。

5 结语

配电网电压质量关系到大量用电设备的安全用电，做好配电网电压质量管理工作意义重大。文章从定性、定量两个层面就配网电压问题的表现、产生机理等进行描述，然后从配网线路改造、用户负荷分配、配网无功补偿、变电站无功配置等方面就如何提升电压质量给出详细的、全面的应对措施。文章的研究可作为配网运维的参考。

参考文献：

[1]尚玉冰.采用动态无功补偿方式，改善变电所功率因数[J].电气开关，2014，31（2）：132-135.

[2]夏祖华.动态无功补偿技术应用综述[J].电力设备，2014，36（2）：226-228.

[3]胡铭.电能质量及其分析方法综述[J].电网技术，2012，18（1）：26-28.

作者简介：刘俊（1971—），男，上海人，大学，高级工程师，从事线损、电压专业；杨帆（1988—）， 男，上海人，研究生，工程师，从事线损、电压专业。