提高10 kV 配电线路供电电能质量水平的技术措施

2019-12-25黄伟

通信电源技术 2019年12期

关键词：三相电能偏差

黄伟

（国网陕西省电力公司汉中供电公司，陕西汉中 723000）

0 引言

保证10 kV 配电线路供电电能质量是关键性的工作。目前，国内正在积极建设和改造配电网，力图全面解决户均供电容量低。安全隐患多等问题。因此，本文重点讨论了提高10 kV 配电线路供电质量的技术措施，以供参考。

1 供电电能质量指标

根据相关标准，供电电能质量指标，如表1 所示。

首先，供电电压允许偏差方面，在GB12325 中规定电力系统在正常运行条件下，用户受电段供电电压允许偏差在±7%，该值为10 kV 配电系统的设计提供了依据。不符合这一要求的可认定为电压偏差。针对电压偏差可以通过就地进行无功功率补偿来改善。调整无功功率补偿量可以在一定程度上解决电压偏差问题，因为大部分情况下，电压偏差的源头是无功负荷的变化，采取这种方式可以从源头上控制电压偏差。同时，可采用有载调压变压器来调节，因为无功补偿一般并不能解决所有的电压偏差问题[1]。

表1 供电电能质量指标示意

其次，电压波动。关于电压波动，在相关标准中是指运行过程中从供电网中取用快速变动功率的负荷。在日常的工作中，常将这一类负荷称为冲击负荷或者是非线性冲击负荷。这一类负荷具有功率波动性，导致电压波动，可能产生闪变，非线性可能产生谐波，功率因素偏低。电压波动是引起闪变的关键，谈及电压波动首先要考虑其引起的闪变，闪变是灯光照度不稳定状态的视感，波动危害程度依据闪变的水平。

最后，三相供电电压允许不平衡度。实际在配电线路中，三相的负荷是不平衡的，但需要尽可能地保持平衡。三相不平衡会对各种电气设备产生不同方面的不良影响。例如，对于变压器，如果控制最大相电流是额定电流，变压器会局部过热，同时还会伴生磁路不平衡，大量漏磁通过箱壁使其发热等。在实践中，如果变压器在额定负荷下电流不平衡度达到10%，变压器的绝缘寿命将缩短16%。

2 提高10 kV 配电线路供电电能质量水平的技术措施

2.1 提高10 kV 配电线路供电质量的思考

结合当前配电网建设与改造的形势，在提高10 kV配电线路供电电能质量水平方面，优先考虑进行智能化改造。

目前，配电网自动化的建设已经白热化。配电网自动化是利用现代电子信息技术、电力通信技术及计算机技术等来保证配电网的正常运行以及在配电网故障情况下对电力系统进行保护、检查以及控制等。配电网自动化能在一定程度上提高配电线路供电电能质量。例如，广东金融新区试点了智能配电网自愈控制技术。通过该技术的运用，该区供电可靠性高达99.99%，每年平均停电时间只有0.51 min。

提高10 kV 配电线路供电质量，务必要考虑供电可靠性指标。供电可靠性是供电系统在持续供应电能方面的能力，对于供电公司而言是非常重要的一项考核指标，直接反应了电力供应在国民经济电能需求上的满足程度，它以供电可考虑、用户平均停电时间、平均停电次数以及平均故障停电次数为衡量指标[2]。

配电网自动化可以提升供电可靠性，不同地区供电可靠性如图1 所示。

图1 不同地区供电可靠性

由图1 可知，国内北京、上海等发达地区，用户平均停电时间段，基本可以达到美国等发达国家的程度，供电可靠性一定程度上是比较理想的，但是如果和日本相比较，则能够看出供电可靠性实际并不高。这是因为我国在配电网自动化建设上起步比较晚，全国的配电网自动化覆盖率并不高。

目前，国内已经形成了以SCADA 为主的自动化系统，包括RTU 服务器（前置机服务器）、SCADA服务器、MMI（调度工作站）、报表工作站、DA 服务器、GIS 服务器及NAP。根据Q/GDW11184—2014 的规定，配电网自动化至少要包括主站、子站、配电终端及通信网络，主要面向对象是10 kV 及以下中低压电网。

在配电网自动化建设中，要考虑好配电网络建模和拓扑、配电潮流、负荷建模以及校准、网络结构优化等来实现DMS 的高级应用，并且预留GIS 接口、PTI 接口、大屏显示接口、FTU 接口、子站结构及SAP 接口等。DMS 中DA+SCADA 以及配电高级应用由SPIDER 系统平台支撑，GIS 系统则由GE SMALLWORLD 系统平台支撑，TCM 系统则由CADOPS 系统平台支撑。

2.2 实现坚强电网建设

配电网自动化一定程度上可以提升10 kV 配电线路的供电电能质量，但自动化也并非万能的，必须要有坚强电网支撑。

首先，科学选择配电变压器以及科学规划线路。因为10 kV 配电网是主要面向用户的配电网，线路中的变压器应选择容量小的变压器，但需要点密布，半径短。10 kV 配电网架设中，线路承载容量应该在1.6 ～1.9，取1.7。基于此考虑，变压器可选S11 以上型号的变压器，在某些不适合使用油侵变压器的地方，可选择干式变压器。考虑季节的变化，为保证变压器能够稳定工作，一般应配置一大一小两个配电变压器并进行并联，或者是使用有载调压变压器。因为变压器容量较小，在线路规划时，需要考虑好变压器的安装位置，科学地规划线路，同时要考虑好使用的线材，导线，特别是主干线路导线的类型最好统一，最多不超过3 种，选择导线要充分考虑长期供电计划。在线路布设中要考虑线路周遭环境，灵活地进行线路布置[3]。

其次，在正常的电压下，变压器的输出电源是比较稳定的。当空载损耗处在能量守恒的状态下，如果变压器负荷发生变化，负荷损耗就会发生，变压器负荷与电流负荷呈正相关。当然，一般这种情况可以归纳为三相负荷不平衡，变压器的负荷损耗就是三相变压器的负荷损耗之和，三相平衡变压器损耗会非常小，但不平衡损耗会非常大，因此要对三相负荷进行调整，保证三相平衡度在合理范围内。

最后，要进行必要的无功补偿。有载调压变压器并不能解决所有的电压偏差问题，无功补偿同样不行，但相互之间可以进行补充，而无功补偿的功率因素一般在0.90 ～0.95。以此为基准，在10 kV 配电线路运营中，要坚持统筹规划、合理布局、全网操作、分级补偿的原则，将集中补偿和分级补偿结合使用，制定灵活的无功补偿策略。