配電變壓器對電壓質量的影響

介紹了電壓偏差、電壓波動、三相不平衡、諧波等決定電壓質量的方面；研究了配電變壓器的無功功率、常見故障以及變電所位置對電壓質量的影響；提出了無功補償、按時檢修、合理規劃變電所位置三種改善電壓質量的途徑。

【關鍵詞】配電變壓器 電壓質量 電壓偏差 無功補償

電壓質量是衡量電力系統好壞的重要指標之一。電壓質量的好壞，會給用戶對電力的使用帶來較大的影響。良好的電壓質量，能夠保證電力設備的穩定運行，減少設備老化速度，延長電力設備的使用壽命。對于實際中的電力系統來說，其運行的過程中，會受到不同設備運行狀態和運行環境的影響，使電壓質量出現波動。因此，供電局應當對影響電壓質量的因素進行調查研究，然后根據調查研究的結果對電力系統進行調整和優化，以保證用戶的正常用電需求，改善用戶用電質量。隨著電網系統的發展和完善，電力用戶對電壓質量也提出了更高的要求。因此，我們應該對電力系統中的各種設備對電壓質量的影響，有一個清晰的認識。

配電變壓器是電力系統運行的重要設備之一，它將電網中的高電壓轉換為實際應用中的低電壓，以向電力用戶分配電能。由于配電變壓器面向用戶分配電能，它直接影響著電力系統輸出的電壓質量。隨著相關技術的不斷發展，變壓器的原理、結構、性能、可靠性等也在不斷發生著變化，因此其輸出的電壓質量也有所不同。不同種類的變壓器同時應用于電網當中，給我們的電力系統帶來了新的挑戰。因此，研究配電變壓器對電壓質量的影響，具有重要的現實意義。

1 電壓質量概述

根據相關技術標準，電壓質量是指緩慢變化的電壓偏差值指標。根據電力系統中電壓的時間、相位等特征，可以將電壓質量分為電壓偏差、電壓波動、三相不平衡、諧波和閃變等方面。

1.1 電壓偏差

電壓偏差衡量的是實際電壓偏離標稱電壓的多少，它是決定電壓質量最重要的一個方面。電壓偏差所允許的范圍，隨著標稱電壓的不同而不同，對于用戶端和母線，其允許的偏差也有所差異。電壓偏差的公式如下：

（1）

電壓偏差分為過電壓和欠電壓兩種情況。過電壓即實際電壓高于標稱電壓，它可能導致電力系統中和用戶端的設備由于電壓過高而受損，甚至燒毀和造成事故。欠電壓即實際電壓低于標稱電壓，它會使得設備由于電壓不足而停止工作。這兩種情況都是應當避免的。

1.2 電壓波動

電壓波動是指電壓在一定時間段內的變化限度。由于晝夜電網負載的不同，電力系統的供電存在明顯的峰谷差，這是電壓波動的主要原因。因此對于電壓波動，一般選擇以日作為周期，比較每天最高電壓和最低電壓，以確定電壓的波動范圍。日電壓波動由下式確定：

（2）

1.3 三相不平衡

在電力系統中，三相電壓一般無法做到嚴格相等。三相電壓在一定范圍內（2%，短時為4%）的不等是允許的，但如果超過了規定的值，即為三相不平衡。三相不平衡會降低電能的質量，使電動機等設備的正常使用受到影響。此外，三相不平衡也會反過來降低配電變壓器的出力，引起額外的損耗，影響電力設備的使用壽命。

2 配電壓變器對電壓質量的影響

2.1 無功功率的影響

配電變壓器本質上是一組互感線圈，通過較高的互感系數，高效地完成電壓的變換。作為一種感性元件，配電變壓器會給電力系統引入一定的無功功率，造成輸出電壓的下降，從而引起電壓偏差，降低電力系統的輸出效率。

2.2 故障的影響

2.2.1 超負荷運行

由于在電力系統中負荷的大小不是一成不變的，為了盡可能高效地利用設備，減少設備成本，配電變壓器在運行的過程中會允許短時間的超負荷運行。在配網變壓器超負荷運行時，將會引起變壓器過熱，導致變壓器性能參數的變化，這也會導致電壓不穩定，造成電壓質量的下降。此外，超負荷運行導致的過熱會引起絕緣層的老化，間接導致電壓質量的變化。

2.2.2 絕緣的老化

配網變壓器的線圈一般由油紙包裹以保證絕緣。但隨著變壓器的運行，絕緣油紙難免會出現老化、分解，降低絕緣性能。分解產物如水、碳氧化物等，又會影響絕緣油的性能，并進一步加快絕緣紙的老化。這樣循環往復，最終使絕緣效果下降，線圈間出現漏電、短路等情況，威脅電力設備的安全。絕緣的老化同樣也會使變壓器性能出現變化，使輸出電壓降低，電壓質量下降。

2.3 變電所的位置

電壓質量同樣受到供電距離的影響。對于配電變壓器，由于其負責向用戶分配電能，電壓一般較低，在長距離輸電時，線路的損耗會遠遠高于高壓供電時線路的損耗，因此供電距離不宜太遠，如果超過了系統的供電半徑，線路上的分壓就會影響到用戶端的電壓質量。因此，變電所的位置也會對相應的電力用戶造成影響。

3 提高電壓質量的途徑

通過以上分析，我們了解到配電變壓器影響電壓質量的原理和途徑，我們逐一解決變壓器所造成的各項問題，即可提高配電變壓器輸出的電壓質量。

（1）應使用無功功率補償器對配電變壓器進行無功補償，使電力系統總的無功功率處于0.95以上，并且不能在系統空載時向系統倒送無功，即不允許過補償。對于無功功率補償器的選擇，應考慮電力系統的實際情況，若每無功負載的變化較大，應使用動態無功補償器進行補償。

（2）應該對配電變壓器進行按時檢修，消除其故障，改善其性能，以保證電壓質量。配電變壓器的性能直接決定了輸出的電壓，若變壓器出現過熱、老化、油位異常、聲音異常、漏電等故障，應及時對變壓器進行檢修，以保證電力的穩定供應，防止出現更大的故障或事故。

此外，對于變電所的選址也應該進行注意，應該將配電變壓器安放在合適的位置，避免供電距離過長導致電能的無謂損耗，以及由此帶來的電壓質量問題。

4 結論

本文通過研究配電變壓器對電壓質量的影響，發現變壓器的無功功率會影響配電電壓的質量，以及一些常見的故障，如超負荷運行、絕緣老化、分接開關的故障會降低電壓質量。在此基礎上，提出了提高電壓質量的三種途徑，為電力系統的穩定供電提供了參考的依據。

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作者簡介

王守龍（1977-），男，甘肅省靖遠縣人。大學本科學歷。現為甘肅省蘭州供電公司配電工作負責人、助理工程師。研究方向為配網變壓器影響電壓質量。

作者單位

甘肅省蘭州供電公司 甘肅省蘭州市 730050