电力系统运行的电压质量及电压调整措施分析

梁 芬

（国网湖南省电力公司保靖县供电分公司，湖南 保靖 416500）

电力系统运行的电压质量及电压调整措施分析

梁 芬

（国网湖南省电力公司保靖县供电分公司，湖南 保靖 416500）

电力工业作为国民经济发展的支柱产业，无论是对人们的日常生活还是各行各业的工作生产都是息息相关的。确保电力系统的稳定运行，保证电压质量和用电质能达到安全标准，从而让供电网络和相关的其他设备能够高质高量地完成运行任务，保障人民生产生活用电足量、稳定，就是为国民生产生活安全、稳定发展提供强有力的硬件设备后盾。

电力系统；电压质量；电压调整措施；电力工业；用电质能；供电网络

高质量的电能对保证生产安全和生活稳定有着至关重要的影响。电压质量对电能质量起着决定性作用，不稳定的电压对机器设备的耗损更大、容易造成机器损伤，对设备寿命、产品质量都会带来不利影响。低质量的电压甚至可能会造成电路短路，引发重大事故，给生产安全带来巨大的风险。因此，电力行业的工作人员，尤其是调度所的职工需要做好调整电压质量的工作，以保证电能质量达标、电网和电力系统稳定、经济、高质高效运行。

1 为什么要保证电压质量

高质量的电压能保证电气设备的安全稳定运行。对于用电设备而言，额定电压是设备最理想的工作电压，也是最能保证电力系统运行质量的电压。用电设备的额定电压等于系统的标称电压。对于用户来说，如果设备的电压太高，超过了设备的额定电压，设备运行的功率过大，对机器的硬件消耗大，会缩短设备的运行寿命，并且会提高机器出现故障的可能性，对用电安全保障有极大的潜在威胁；如果设备的运行电压过低，则存在电压不稳、电网运行效率低的情况，可能造成机器运行异常、设备失灵等状况，同样可能引发用电事故。

随着现代电子设备的广泛运用和发展，对电力系统运行的电压质量要求越来越高、要求设备运行电压达到额定电压的程度越来越精确。在电力运行系统内，电源供给负载的电功率有两种：一种是有功功率；另一种是无功功率，通常情况下，用电设备通过电源取得的是无功功率。如果电网中的无功功率供不应求，用电设备就无法建立正常的电场，电网电压大幅下降，用电设备运转不灵，甚至可能造成电网崩溃。

由此可见，保证电压质量，确保运行电压达到额定电压，就是保证电气设备安全稳定的运行，就是保证生产生命财产安全。

2 电力系统功率与电压的关系

电力系统运行时，电网中的无功功率和耗损通常是平衡的。电压变化对无功负荷的影响远大于对有功负荷的影响。

图1

如图1所示，曲线1、3是系统无功电压曲线；曲线2、4是负荷的无功电压曲线。Ue与Ua分别为高电压和低电压下的无功平衡点。当交点在Ua低压平衡点上时，由于负荷电压增加，系统的无功电压只能被迫下降，如果此时电源容量不足，将会对电网和电力系统的运行造成损伤。因此如果要让系统保持较高的电压水平，达到Ue的点，就要降低负荷电压或是加附加设备进行无功补偿，使电力系统获得足够的电源容量。

3 目前常见的中枢点调压方式

以某地区配电网为例，如表1所示：

表1

根据城市供电系统的规定，供电电压在35kV以上的特殊用户（多为企业和生产供电），允许电压变动控制在增减5%上下；供电10kV以下的低压电用户，允许电压变动控制在加减7%左右；低压照明用户，可以往上增加5%的浮动，减少10%的浮动。

由表1可知，该地区电力系统运行下，不同条件的用户电压合格率大部分可以保证在95%以上，但农村用户偏低。这一结果是比较符合我国大部分地区的用电规律的。

A类电压监测点主要指电力系统中监视、控制和调整电压的母线；B类指的是35kV以上用户；C类指的是10kV以下用户；D类则指的是低压照明用户。计算电压波动的幅度，通常采用实际运行电压减去额定电压的计算方法，根据实际电压波动幅度，对照允许的电压变动范围，就能计算出电压合格率。以A为例，A＝[1－∑n电压监测点电压超出偏差时间（分）/∑n电压监测点运行时间（分）]×100%；其中n指的是监测点的个数。

增权模式主要包括“个体主动模式”与“外力推动模式”（范斌，2004）；个体主动模式强调个人在增权过程中的决定作用，其假设前提是权力存在于案主之中（张时飞，2001），外力推动模式则强调外部力量在激活弱势群体方面的推动作用（范斌，2004）。这个理论既相信权力存在于服务使用者本身，也深知外部力量在促进服务使用者具备权能过程中的重要性。

表格1公式中，N指的是B、C、D类别数。从计算电压合格率的公式可知，决定电压合格率的主要因素为母线电压的质量以及BCD三类用户供电电压质量之和。因此，在允许的范围内，保证电力系统运行方面电压质量能够达标，可以先考虑通过调整母线的电压中枢点来达到目标。目前能采用调整中枢点电压达到调压目的的方法有三种：

3.1 逆调压法

逆调压法指的是在电网负荷达到最大时，调整中枢点，使实际电压高于额定电压；当负荷减少时，则要求中枢点的电压与额定电压相等。这种方式适用于负荷变化大、线路较长的情况。

3.2 恒调压法

恒调压法是将中枢点的电压调整到稳定数值，一般来说，会较额定电压高出5%左右，数值在调整后浮动范围不大，因而叫做恒调压法。这种方式适用于电网负荷不会过大，电压变化也不大的情况，因而并不适用于大型机器设备生产的环境。

3.3 顺调压法

通过表格可以知道，母线电压合格率直接决定了综合合格率的数值，如果母线电压变动较大，电网负荷很可能会过载或是出现电压超额的情况。这个时候就需要从其他方面来调整改变电压质量。

4 调整电压质量的其他方式

为了降低电压中枢母线的消耗，保证中枢点电压维持在稳定范围，还可以通过以下三种方式调压：

4.1 通过改变变压器的变压比率来调整电压

分为不带负荷式调压和带负荷运行时调压两种情况。不带负荷式调压需要在停电条件下操作。在变压器断电、设备停电后，对变压器分接头进行改造，在变压器原本就能调整电压的情况下，实现再次调压。相当于对实际输出的电压做了两次调整，通过多次改变变压器的变比的手段，分次数调整电压。这种方式需要暂时性将电力系统断电操作，在调整变压器时，该电网覆盖区域等同于无法使用电能，因此适用于较为偏远地区，用电率较低的农村和山区；而在使用电能概率较高的城区范围，目前则较为广泛地采用了有载式调压法，即在电网带负荷运行时进行变压器分接头的调整，这种方法相对来说风险较大，但避免了设备断电，并且可以进行较大范围的多级调压，因此适用于城市用户。

4.2 通过改变线路参数的方式来调整电压

通常包括以下三种做法：（1）用串联式电容器并联保护回路，补偿线路参数。当电压负荷功率偏低，电压实际输送功率较大时，需要用串联电容器进行调压，以降低电力系统运行负荷的波动，从而达到调整电压的目的，但这种串联式电容器在电路短路时容易引起过电事故，因此需要并联一个保护回路，使电路产生异常，发生短路故障时，电容器会自动产生过电保护，及时阻止危险和损失扩大；（2）在低压电网建设时，采用并联补偿和串联补偿消耗过大，从经济层面考虑并不合理，因此可以考虑从电路导线的方向出发，选择适当截面大小的导线，以保证通过导线的电流能满额运行；（3）采用串联电感线圈，吸收过剩的无功功率，以增加电压的消耗，通过此消彼长的方式来保证电压质量。

4.3 通过改变电网的消耗情况来进行调压

主要是指改变无功功率的分布。通过靠近用户端的电线改装，设置无功补偿设备（例如静止补偿器等）来调整电网的无功功率分布情况，从而达到调整电网消耗情况、改变电压的目的。

主要的办法有：安装同期调相机，根据电压负荷的情况，直接调整中枢母线的电压，这种方法耗资较大，运行和维护也比较麻烦；可以在变电站的母线上安装静电电容器，但是这种方式只能在电压过载时提供无功功率相抵消，在电压过低时不适用；国内外目前比较常用的加装无功补偿设备是静止补偿器，通过并联安装静止补偿器，实现电容器和静止补偿器的交替工作，当电压过载时，电容器发出无功功率调整电压，当电压偏低时，静止补偿器吸收多余无功，提高电压。

5 结语

综上所述，电力系统运行时，电压质量能直接影响到电网的安全和稳定。电能是我国经济发展的必备后盾，也是人民安居乐业、社会长治久安的必备能源。要保证电力系统的正常运行、保证电能正常供给，就必须采取安全、稳定、经济、科学的措施来保证电压质量、降低电网损耗。同时还要重视对电业部门的人才培养，提高工作人员对电压质量的管理改造水平，优化电业工作的操作，以提高供电设备的技术性、智能性，从而进一步提高电压合格率，保证电压质量和电网的经济、安全性。

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（责任编辑：黄银芳）

TM714

1009-2374（2017）12-0042-02

10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.12.022

梁芬（1975-），女（苗族），湖南保靖人，国网湖南省电力公司保靖县供电分公司助理工程师，研究方向：电力调度运行以及行政管理。

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