用戶設備運行狀態對配電網電壓質量的影響

熊壯

摘要：隨著社會的不斷進步，我國的電力供電體系不斷完善，在這個過程中配電網電壓狀況始終是評價電力系統供電質量的重要因素。在現實生活中，保持配電網電壓的良好質量是非常必要的，為了保證對用戶的良好電能質量的提供，必須做好電壓質量影響因素的分析。文章分析了用戶設備運行狀態對配電網電壓質量的影響。

關鍵詞：用戶設備；運行狀態；配電網；電壓質量；功率因素；設備老化 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM712 文章編號：1009-2374（2015）14-0139-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.14.069

關于電能質量國家標準定義的指標有電壓偏差、頻率偏差、諧波、三相電壓不平衡度、電壓波動和閃變及過電壓，其中涉及到電壓的指標很多，因此提高配電網電壓質量是一項很重要的工作。為了給用戶提供更為優質的電能，供電企業根據國家標準采取了多項措施，如嚴格執行《功率因素調整電費辦法》，通過力調電費鼓勵用戶提高功率因素；運用需求側管理的方法錯峰填谷，提高能源效率；按節能減排文件精神對高電壓專變用戶無功補償改造；對需要監控的線路安裝電壓記錄儀等。本文僅從對用戶設備的運行狀態，分析影響配電網電壓質量的幾個問題，希望對配電網的電壓質量管理有所幫助。

在配電網電壓質量管理過程中，供電電壓指標始終是衡量供電質量的重要方面，影響供電電壓指標的重要因素之一，就是用電設備系統電壓。我們先來分析用戶用電設備供電電壓的選擇，主要取決于地區電網的電壓、設備容量大小及其輸送電能的距離等方面的因素，這里涉及到供電容量、輸送距離、供電電壓等級等的關系，從而進行最有效的供電電壓的選擇，使滿足實際工作的要求。為什么要進行供電電壓選擇因素的分析呢？這是因為用電設備系統電壓與供電電壓有著千絲萬縷的關系，在下文中將會詳細闡述。

1 用電設備系統電壓間接影響到配電網電壓質量

為了提升配電電壓質量，供電系統需要進行額定電壓的保持，從而保證供電系統向用戶的合理供電，這就需要進行用戶端子處電壓變動幅度的控制。針對那些標準高壓電力用戶及其低壓電力用戶，需要進行額定電壓的控制，即按照電壓變動幅度公式進行分析，進行供電的額定電壓控制。在上述應用環節中，電壓偏差允許值扮演著重要地位，其涉及到用電設備端子處電壓偏差允許值及其供電電壓允許偏差，電壓偏差計算式如下：

電壓偏差（%）=（實際電壓-額定電壓）/額定電壓×100%

用電設備的運行指標和額定壽命是對其額定電壓而言的，在一定的額定電壓控制下，用戶設備會取得良好的效益，當用電設備端子處電壓出現偏差，就會導致其額定值的偏離，從而影響到用戶的實際工作。系統運作中，如果電壓關系不協調就會影響到配電網的送電質量，特別是用戶設備的運作環境問題，如配電網中氣體放電燈、整流器、電弧設備、旋轉電機、電容器及感應加熱器等用電設備導致產生諧波后，導致變壓器產生附加損耗，使其在溫度較高的狀態中持續運作，設備熱老化的加速，會間接影響到配電網的電壓質量。

2 常見用戶類型及其配電網電壓質量的影響關系

第一，基建用戶沖擊負荷多，諧波含量大，基建用電屬于臨時用電，此類用戶的負荷特性是沖擊負荷重、含大量非對稱負荷、甚至非線性阻抗特性的用電設備，導致無功無法就地平衡，電壓偏差過大，不平衡度高，時有電壓波動，對配電網的經濟、穩定運行構成了影響。筆者曾對某市政基建項目進行波形檢測，電壓波形圖顯示含有大量的高次諧波，對電網的電壓質量及安全運行造成了極大的安全隱患。普遍認為臨時用電時間不長疏忽了對基建用電用戶的管理，實際上有些市政項目、大型新建住宅配套項目、大型工業園項目等持續時間往往有三年甚至更長，因此對該類用戶的電壓管控需要加強。

第二，大工業用戶設備運行方式不合理，經電量分析發現，新裝投運初期、待拆遷或改制企業負荷極小，變壓器處于接近空載狀態，私營企業大工業用戶為節約成本，往往讓變壓器處于接近滿載的極限運行狀態，這兩種運行方式對配電網的電壓質量都有較大影響，筆者曾對某私營企業大工業用戶一臺500kVA接近滿載變壓器按規范要求進行改造后，在滿載的運行狀態下還是會出現達不到要求的情況，用戶反映負荷較大時無功裝置動作頻繁，電容器經常燒損，投、切電容器是電壓有波動。因此指導此類用戶辦理暫停、減容、銷戶、增容等業務減少配電網電壓損耗，對避免配電網電壓波動是很有效的。

第三，大工業鋼鐵用戶電壓監控待完善，鋼鐵企業中提升機、高爐卷揚機，各種軋鋼機以及工業企業大量使用的各類吊車、起重機等的拖動電機，工作運轉時間與停轉或空轉時間交相更替，屬于反復短時工作制的用電設備。其負荷經常性變化，是供電系統的波動性負荷，在起始熔煉期間，由于受爐內原料堆積不均勻及熔融差別等因素的影響，每相負荷波動很大，以引起大的電網電壓波動與閃變。筆者曾對某鋼廠的無功設備進行過研究，筆者嘗試了調整廠區接線方式、增加無功設備、調整電容器投切方式等常規方法，雖然電壓質量有所改善，但電壓質量沒有根本性的提高。因此，為確保配電網電壓穩定，此類用戶的無功改造需專業部室給予技術支撐。

第四，需加強對分布式電源用戶對電壓質量的管理，大電網與分布式發電，尤其是可再生能源形式的分布式發電相結合，是21世紀電力工業的重要發展方向之一。在配電網中，多數工業、商業用戶和城市居民負荷具有很大的隨機波動性，各種不確定因素所引起的負荷變化給配電網的規劃設計和運行帶來了巨大的難度和挑戰。另外，隨著用戶對供電質量和安全可靠性要求的提高，配電網的供電質量問題也嚴重影響著重要用戶的供電安全。尤其是可再生能源形式的分布式電源，發電量通常并不穩定，甚至在一些情況下會出現頻繁啟停，在這種情況下分布式電源將會對配電網其他用戶的供電電壓造成沖擊。因此，注入功率的變化、所并入系統的短路容量及分布式電源的功率因數都對配電網的電壓質量造成影響，但這些問題現在還沒有積累豐富的運行經驗，如何處理也需要不斷實踐。

3 用戶設備合理應用有利于提升配電網的電壓質量

用戶設備運行狀態對配電網電壓質量的影響還是很大的，除在投入電網時按國家法律法規、行業規范、公司規章嚴格驗收外，搜集相關負荷資料，對已投運的設備進行定期、全面的用電檢查是很有必要的。對改造難度大、技術復雜、新設備性能不清等問題還需多與用戶及專業部室進行溝通，找到合理的解決方案。

這就需要進行用戶用電設備的合理應用，做好電壓偏移的預防工作，將用戶系統內部供電電壓控制在有效的額定電壓內，做好電壓運行分析工作，進行負荷分布情況的調整，避免出現變壓器的滿載情況，保證用戶設備各線路的負荷平衡。同時針對用戶的實際情況進行變壓器分接開關位置的優化，降低供配電系統阻抗，規范有序地進行無功補償，合理配置分布式電源等方法進行配電網電壓的控制。

4 結語

隨著我國市場經濟體系的健全，用戶對于電能質量的要求越來越高，包括對配電網電壓的質量要求，對供電可靠性的要求，要滿足社會對于配電網工作的要求，必須要分析好用戶設備運行狀態與配電網電壓質量的關系問題，從而更好地實現電網智能化工作的開展，滿足現代社會的經濟發展、生活工作發展等的需要。

參考文獻

[1] 魏帆.智能配電網的實用化[J].農村電氣化，2011，（3）.

[2] 朱堅強.市場經濟及其環保要求下城市送電網規劃方法初步研究[D].上海交通大學，2009.

[3] 鐘金，鄭睿敏，楊衛紅，吳復立.建設信息時代的智能電網[J].電網技術，2009，（13）.

（責任編輯：蔣建華）