低压配电网电压质量问题分析与治理

青岛市公共空间艺术促进中心 许凯东

1 低压配电网电压质量现状

目前，在经济社会不断发展的大浪潮下，消费升级、产业迭代、供给改革等逐渐增强市场对电力的需求，用电规模持续扩大、用电结构更加庞大、电力供给与居民日益增长的需求矛盾进一步突出。在我国，低压配电网质量问题频发，配电网络的调整状态已经不能满足日益增长的电力使用要求。

低压配电网主要是调节10kV 配网的电压，但在调节380V 配网电压的方法较少。然而，据相关调查，仅调节10kV 配网的电压已经难以达到当前社会对于低压配网电压质量的最新要求。低压配电网络中，在用电集中的高潮段，电压过低情况频繁出现，但在用电低潮时间段，相反会出现高电压问题，同规定的电压质量标准存在非常明显的差别。以部分地区低压配网为例，其电压质量合格率只有70%，离正常值相差较远。

2 低压配电网电压质量问题

2.1 三相负荷不平衡问题

针对低压配电网三相负载系统来说，在电压值相同的条件下，其电阻器的电源和三相电压均存在较大的雷同性，在ABC 三相电压中，相位差相对较小。但如果三相负载出现不平衡情况，会造成ABC三相电压的相位差发生明显变化，具有较多不确定性，难以确保其平衡性。此类低压配网三相负载系统，倘若用电负载较大，该相差电压会减小；相反，若用电负载过低，该相差电压会增大[1]。基于对相关数据进行专业分析后，不难发现，三相负载不平衡时，将会加大低压配网线损和系统三相电压的失衡。

2.2 无功补偿问题

无功负荷大量存在于低压配电网中，当无功功率失衡、功率因数降低情况发生时，无功功率在电网中的流动导致了线路大量损耗的产生，线损增大，末端负荷电压下降。据此可以相应地对线路进行无功补偿。配电线路无功补偿重点应用于重载配电线路，以及供电半径超过合理距离、末端电压过低的配线。低压配网的无功补偿方式一般以分散补偿、就地补偿方式为主，根据配电网实际运行状况安装自动投切无功补偿装置在大用户专用变压器附近。总之，低压配网电压耗损值与无功功率紧密联系，严重时会导致线路电压骤降。

2.3 配网线路结构问题

低压电网前期建设规划十分重要，较大程度地影响着后期电网的供电质量，目前部分低压配电网结构不合理，传输线缆直径较细，输电距离又比较远，在用电高潮时难以覆盖所有用电客户的要求，用户用电量未能得到有效保障，电能计量表安装过于集中，且计量表背面的路线较窄，一定程度上减小了客户用电的电压。

2.4 低压配电网的运行管理力度不足

没能建立统一的管理体系，对于时常发生的配网低电压问题，没有专业技术人员进行深度分析，在低压配电网关键节点位置也缺乏有效的监测手段，最终使得低压配电网质量问题未能得到实质上的解决。

3 低压配电网电压质量问题治理措施研究

3.1 三相负荷平衡工作治理措施

要避免低压配电网三相负载失衡现象发生，大致需要做好两方面工作，一是按相关用电量要求将用电客户划分为大型用电客户、普通用电客户、小型用电客户、商户、工厂以及养殖业用电客户等。三相负载平衡工作以工程用户为基石，并将此类用户的功耗恒定在规定电压之下，这样一来，不仅可以确保三相负载的平衡，也能够对各用户的功耗情况进行连接贯通，然后令时间节点内的3个I 保持相同[2]。另一方面，将功耗高潮时段设置为低压配电网三相负载时间的参考原点，根据其他时间的实际功耗情况，合理选择各接点位置，确保低压配电网三相负载接点的平衡性。倘若低压配电网线路距离较远，就要采取一定措施有效减小失衡区段中每条线路之间的距离，如图1所示。

图1 低压配网三相负荷平衡系统

3.2 配电线路无功补偿

斟酌到低压配电网线路的维护成本等价格因素，需对科学分配无功补偿点的数量。结合配电网中负载的分布特点，在合理长度区间内设置功率补偿点；对于100kVA 以上的电力变压器，在变压器低电压边加装集中式补偿装置，补偿容量为变压器容量的20%～30%[3]。这种治理措施未能充分利用电容器，所以，可采取分布式+集中式补偿相互融合的方式，实现更好地补偿效果。

3.3 优化配电网线路结构，减小供电半径

要使线路自身电抗减小，可以借助缩小线路长度来实现。供电半径过长是造成低压配电网线路损耗较高的关键因素之一，通常供电半径的选择是按照电压等级、电负荷密度来进行的，应该统筹考虑供电能力和电压质量，一般情况下， A、B 类供电区域的供电半径应取2km 以下，C 类供电区域供电半径取4km 左右，D 类供电区域供电半径不超过15km。大多数情况下，这四类供电区域对供电可靠性要求不一样，其中，A 类标准要求最高，如机关单位、商业中心等；B 类是生产、生活集中区；C 类是生产、生活相对集中的地域；D 类是农业类生产活动区。此外，对于新建地区的电网，要从一开始就整体规划，做好布局，充分考虑节能与安全因素，选择合适的配电电缆型号，有效保障电网平稳、安全、可靠等方面的要求。

3.4 配电线路电压复合调节

在380/220V 的低压配电网中，供电线路供电R 较短、负载较低、电缆截面积及间距小，故低压配电线路电压损失计算式为[4]：

式中，P为配网线路供电有功功率；A为导线线径；C为导线常数。

380V 或220V 条件下C值取值详见表1。

表1 不同情况下C 值数值

在配电网低电压治理中，供电区间为220（1±15%）V，以单相线路220V、输送功率18kW、导线直径45mm 铝线为例利用式（1）计算电压上下浮动15%的位置：

计算得出电压上下浮动15%时的位置位于3.15m 处。为了使低压配电线路电压符合该标准，需在此位置开展电压治理工作，配网低电压治理位置与取值如图2所示。

图2 配网低电压治理位置与取值

3.5 采用在线监测手段，加强低压配电网监管力度

低压配电网的运行质量必须采用有效的运行监控方式，建立相关监管制度并科学地进行落实。在低压配电网运行中，要时常查看系统各运行参数诊断设备的运行情况，一旦数据异常时，要及时进行调整或检修。

但实际工作中，低压配电网缺乏智能化在线监测装备，某些作业人员粗心大意、检修流程制度落实不彻底，且未能对低压配电网运行中的各项数据进行跟踪记录，因此，配网设备发生故障时，没有相关的数据及有效信息作为参考资料，一定程度上加大了作业人员在对低压配电网系统全面监控管理的难度。

引入动态监测设备，实时监控低压配网的运行状态，利用传感器采集数据，然后上传到通信网络，经过计算机处理，迅速诊断出配网系统存在的故障，为设备检修提供有力支撑。相比传统的人工巡检，在线动态监测可以及时发现配网各种潜在问题，为后续故障的处理提供依据，也是可靠性检修的重要途径[5]。在线监测可以实现全天24h 不间断监测，快速识别出电压异常数据，确定出配网故障点并进行报警，通知工作人员快速到达现场进行处理，有效保证低压配电网的供电质量。

3.6 建立低压配电网质量管理体系

一是管理制度优化完善方面，通过梳理低压配电网电压质量的主要工作内容，制定出各岗位标准作业法，应涵盖电压损失标准、质量管理标准等。不以规矩不成方圆，通过制度建立，才会使各项工作制度化，精细化，规范化，减少质量问题的同时，又为企业降低成本。

二是积极落实质量责任制，明确各级工作人员的质量职责，建立督察督办，构建短期+长期的工作机制，并将具体的责任量化，追究到个人。质量责任制的贯彻，需要提前制定好作业指导书，并在指导书中明确各步骤质量卡控点，通过质量卡控点的完成度来实现质量责任制的落实。此外，质量责任制应低压电网电压质量管理的每个环节，在可控范围内量化责任、提高运行质量。

三是加强培训，提升作业人员素质。要想更好确保低压配电网运行水平，有效解决电压电能质量问题，需要做好作业人员的培养。

首先，需要派出专业人员去发达国家的电网进行学习，参考其低压配电网工作方式，以“提高运行能力，降低质量问题”为导向，并结合自身配网的实际工作情况对其进行科学合理的改进优化，逐步完善低压配电网的运行方式。

其次，每月组织各方就近期配网中的各种电压电能质量问题进行总结复盘，组织技术交流会，交流心得体会，分享先进经验，找出不足，给出解决方案，全面提升电网作业人员素质，并对下一步的工作指明发展方向。

4 结语

本文从低压配电网电压质量现状出发，对三相负荷不平衡问题、无功补偿不到位，配网线路结构问题、作业人员素质有待提高等主要低压配电网电压质量问题进行分析，并采取配电线路无功补偿、优化线路结构，减小供电半径、配电线路电压复合调节等治理措施来达到的降低质量问题的目的，提高电网的经济效益的同时也保障居民的供电质量。