淺析電力系統的電壓調整

張潔

【摘 要】電壓是電能質量的重要指標，電壓過高或過低都會對電網和用戶造成嚴重的危害。隨著社會的發展，用戶對電能質量的要求越來越高。從電壓調整的必要性、電壓調整的措施、不同時段電壓調整的方法幾個方面進行論述，以便更好地服務社會發展。

【關鍵詞】電壓調整；電力系統；電能質量

一、電力系統電壓調整的必要性

電壓是電能質量的重要指標，電壓不合格會對電網造成嚴重的危害。電壓偏移過大，會影響工農業生產的質量和產量，損壞電力設備，甚至引起系統性“電壓崩潰”，造成大面積停電。

（一）電網電壓偏低

（1）電網電壓偏低的原因。由于早期設計的供電網絡或配電網絡結構不合理，特別是一些線路送電距離長，供電半徑大，導線截面小，使線路電壓損失較大。電網無功功率電源不足或無功補償設備管理不善、長期失修、經常停用等，使無功平衡破壞，這是電網電壓水平普遍降低的根本原因。

（2）電網電壓偏低的危害。對發電機的危害：發電機定子電流隨其功率角的增大而增大。對異步電動機的危害：導致電動機溫升增加，效率降低，壽命縮短。對照明負荷的危害：電網電壓下降，引起電燈功率下降，照明亮度降低。電網電壓偏低還可能造成電網振蕩、系統解列、大面積停電，導致斷水、斷氣、電訊中斷，嚴重影響人民生活和社會安全。

（二）電網電壓偏高

（1）電網電壓偏高的原因。隨著現代化電網的發展，大容量機組直接接入超高壓電網，以及500kV超高壓線路的投入運行，其線路充電功率較大，每百公里充電功率（電容性無功功率）約10萬Kvar，使220kV～500kV超高壓電網內無功過剩，使主網電壓過高。

（2）電網電壓偏高的危害。加速電氣設備絕緣老化，降低電氣設備的使用壽命。電壓過高會造成變壓器、電動機等鐵芯飽和，鐵損增大，溫度上升，壽命降低；電網電壓偏高還會影響產品質量，使生產出來的產品不合格，造成經濟損失。

二、電壓調整的方式與措施

引起電壓變動的原因有以下幾方面：由于生產、生活、氣象變化造成的；個別設備因故障而退出運行造成網絡阻抗變化；系統接線方式改變引起的功率分布和網絡阻抗變化。

（一）電壓調整的方式

（1）逆調壓方式。考慮到電網負荷高峰時供電線路上電壓的損耗將增大，應將中樞點電壓增大來彌補甚至抵消電壓損耗的增大部分；電網低谷負荷時相應的線路上電壓損耗小，將中樞點電壓降低來補償電壓損耗減少的部分。供電線路較長、負荷變動較大的中樞點宜采用這種調壓方式。采用逆調壓時，高峰負荷時可將中樞點電壓升高到比額定值高5%，低谷負荷時將其降為額定值。

（2）順調壓方式。所謂順調壓方式，就是高峰負荷時允許中樞點電壓略低，低谷負荷時允許中樞點電壓略高。與逆調壓相對，對供電線路不長、負荷變動不大的中樞點可以采用順調壓方式。一般情況，順調壓時，高峰負荷時中樞點電壓最低可允許比額定電壓值高2.5%，負荷低谷時電壓最高可允許比額定電壓值高7.5%。

（3）常調壓方式。介于逆調壓與順調壓兩種情況之間的中樞點，可采取常調壓方式，即在任何負荷下都保持中樞點電壓為一基本不變的數值，例如102%～105%額定電壓。

（二）電壓調整的措施

（1）通過改變發電機端電壓調壓。在各種調壓措施中，最直接最經濟的手段是利用發電機調壓，因為這是一種不需要額外投資的調壓手段，所以應當優先考慮采用。發電機調整端電壓是通過調節勵磁從而改變無功功率出力來實現的，現代的同步發電機可在額定電壓的95%～105%范圍內保持以額定功率運行，也就是發電機保持同樣出力的情況下，可以在10%范圍內調節電壓。在發電機不經變壓器升壓就向用戶供電的簡單系統中，如果線路不是很長、線路上電壓損耗不是很大的情況下，一般只通過改變發電機勵磁，改變其母線電壓就可以將電壓調整到合格的范圍。但是在發電機經過多級變壓器變換電壓向遠方供電的情況下，末端電壓隨著負荷的改變可能產生20%的電壓變化，單依靠發電機調壓顯然不能保證這部分用戶的電能質量，可采用其他調壓方式共同調節。

（2）通過調整變壓器變比調整電壓。雙繞組變壓器的高壓繞組和三繞組變壓器的高中壓繞組一般都有若干個分接頭可供選擇，通過選擇不同的分接頭，使變壓器變壓比例發生變化，從而達到調壓目的。在無功充裕的系統中，運用各種類型的有載變壓器調壓方便、有效，而且有些負荷不采用有載調壓變壓器幾乎就無法獲得負荷需要的電能質量，中低壓配電網中因為輸電線路電阻較大，通過無功功率調壓往往效果不夠好，經常不得不采用具有分接頭的有載調壓變壓器。但是只有當無功充足時，用改變變壓器變比調壓才會有效，當系統無功不足時，必須先增設無功補償設備。若在無功不足時調節變壓器分接頭升壓，可能引起整個系統電壓的“崩潰”，因為節點電壓平方與無功功率成正比，若該點電壓升上去了，則該點所需要的無功會更多，最終導致整個系統的電壓繼續下降，導致電壓“崩潰”。

（3）通過補償設備調壓。系統中無功功率不夠充分時，需要考慮運用各種補償設備進行調壓。這些補償設備可分為兩類，即串聯補償和并聯補償。所謂串聯補償就是指串聯電容器補償，但是作為調壓措施，串聯補償電容器由于設計、運行等方面的原因，目前應用比較少。并聯補償指并聯電容器、調相機和靜止補償器。并聯電容器的優點：電容器可以根據需要連接成組，可以分組集中使用，又可以分散安裝，就地提供無功，從而減少線路功率損耗和電壓損耗；電容器還可以做到隨電壓波動分組投切，再加上電容器運行損耗小，投資費用低，因此，電容器仍是目前電網中應用最普遍的無功補償設備。并聯電容器的缺點：電容器只能發出感性無功功率以提高節點電壓，不能吸收無功功率來降低節點電壓，因此，在低負荷時，應當切除節點上的部分乃至全部電容器。靜止補償器，靜止補償器是一種可控的動態無功補償裝置，其特點是將可控的電抗器與電容器并聯使用，電容器發出無功，可控電抗器則可以吸收無功功率，根據無功負荷的變化情況進行調節，以保持母線電壓的穩定。

（4）適當增大導線半徑。部分老城網都因為導線半徑小電阻大而導致電網電壓損耗太大。所以，加大導線半徑是城網改造的重要內容。對于新架設線路的導線需要考慮一定的裕度，尤其對中低壓線路，因其承受能力小容易出現過負荷過大。

（5）組合調壓。顧名思義就是幾種調壓措施的組合。既然不同的調壓措施都各有優缺點，應當綜合采用各種調壓措施，取長補短，才能達到最好的調壓效果。

三、不同時段電壓調整

（一）電網平時的電壓調整

需要提高電壓時，一般先將電壓最低地區的電廠及無功設備調大，其中尤其需要以從低到高的電壓順序投入電容器為原則，并由此順序從受端電網到主電網的方向逐步調整。需要降低電壓時，與提高時相反，首先降低主電網電廠及中樞點的電壓，然后再減少地區電廠的無功功率，若此時電壓仍偏高，則按從高壓到低壓等級的順序切除無功補償設備。

（二）節假日時的電壓調整

節假日電網電壓的變化特點體現為整個電網的電壓普遍高，其中也可能有個別地區的電壓嚴重下降。電壓普遍升高的原因是全網的負荷普遍下降，個別地區電壓嚴重下降則可能是由于該地區發電廠發電機檢修或電網的聯絡線停電檢修引起的。調度人員必須事先做好有功功率和無功功率的分區平衡工作，在考慮無功平衡時，應考慮無功電源和無功負荷的電壓靜態特性的影響，并通過計算得出電壓可能升高、降低的水平。節假日調壓工作比較復雜，需要隨時進行。

四、結束語

電壓是電能質量的重要指標，合格的電壓對于社會生產和人民生活有著非常重要的意義。采取合理的措施保障合格的電壓是電力部門的重要任務。