電力系統運行的電壓質量及電壓調整措施分析

梁 芬

（國網湖南省電力公司保靖縣供電分公司，湖南 保靖 416500）

電力系統運行的電壓質量及電壓調整措施分析

梁 芬

（國網湖南省電力公司保靖縣供電分公司，湖南 保靖 416500）

電力工業作為國民經濟發展的支柱產業，無論是對人們的日常生活還是各行各業的工作生產都是息息相關的。確保電力系統的穩定運行，保證電壓質量和用電質能達到安全標準，從而讓供電網絡和相關的其他設備能夠高質高量地完成運行任務，保障人民生產生活用電足量、穩定，就是為國民生產生活安全、穩定發展提供強有力的硬件設備后盾。

電力系統；電壓質量；電壓調整措施；電力工業；用電質能；供電網絡

高質量的電能對保證生產安全和生活穩定有著至關重要的影響。電壓質量對電能質量起著決定性作用，不穩定的電壓對機器設備的耗損更大、容易造成機器損傷，對設備壽命、產品質量都會帶來不利影響。低質量的電壓甚至可能會造成電路短路，引發重大事故，給生產安全帶來巨大的風險。因此，電力行業的工作人員，尤其是調度所的職工需要做好調整電壓質量的工作，以保證電能質量達標、電網和電力系統穩定、經濟、高質高效運行。

1 為什么要保證電壓質量

高質量的電壓能保證電氣設備的安全穩定運行。對于用電設備而言，額定電壓是設備最理想的工作電壓，也是最能保證電力系統運行質量的電壓。用電設備的額定電壓等于系統的標稱電壓。對于用戶來說，如果設備的電壓太高，超過了設備的額定電壓，設備運行的功率過大，對機器的硬件消耗大，會縮短設備的運行壽命，并且會提高機器出現故障的可能性，對用電安全保障有極大的潛在威脅；如果設備的運行電壓過低，則存在電壓不穩、電網運行效率低的情況，可能造成機器運行異常、設備失靈等狀況，同樣可能引發用電事故。

隨著現代電子設備的廣泛運用和發展，對電力系統運行的電壓質量要求越來越高、要求設備運行電壓達到額定電壓的程度越來越精確。在電力運行系統內，電源供給負載的電功率有兩種：一種是有功功率；另一種是無功功率，通常情況下，用電設備通過電源取得的是無功功率。如果電網中的無功功率供不應求，用電設備就無法建立正常的電場，電網電壓大幅下降，用電設備運轉不靈，甚至可能造成電網崩潰。

由此可見，保證電壓質量，確保運行電壓達到額定電壓，就是保證電氣設備安全穩定的運行，就是保證生產生命財產安全。

2 電力系統功率與電壓的關系

電力系統運行時，電網中的無功功率和耗損通常是平衡的。電壓變化對無功負荷的影響遠大于對有功負荷的影響。

圖1

如圖1所示，曲線1、3是系統無功電壓曲線；曲線2、4是負荷的無功電壓曲線。Ue與Ua分別為高電壓和低電壓下的無功平衡點。當交點在Ua低壓平衡點上時，由于負荷電壓增加，系統的無功電壓只能被迫下降，如果此時電源容量不足，將會對電網和電力系統的運行造成損傷。因此如果要讓系統保持較高的電壓水平，達到Ue的點，就要降低負荷電壓或是加附加設備進行無功補償，使電力系統獲得足夠的電源容量。

3 目前常見的中樞點調壓方式

以某地區配電網為例，如表1所示：

表1

根據城市供電系統的規定，供電電壓在35kV以上的特殊用戶（多為企業和生產供電），允許電壓變動控制在增減5%上下；供電10kV以下的低壓電用戶，允許電壓變動控制在加減7%左右；低壓照明用戶，可以往上增加5%的浮動，減少10%的浮動。

由表1可知，該地區電力系統運行下，不同條件的用戶電壓合格率大部分可以保證在95%以上，但農村用戶偏低。這一結果是比較符合我國大部分地區的用電規律的。

A類電壓監測點主要指電力系統中監視、控制和調整電壓的母線；B類指的是35kV以上用戶；C類指的是10kV以下用戶；D類則指的是低壓照明用戶。計算電壓波動的幅度，通常采用實際運行電壓減去額定電壓的計算方法，根據實際電壓波動幅度，對照允許的電壓變動范圍，就能計算出電壓合格率。以A為例，A＝[1－∑n電壓監測點電壓超出偏差時間（分）/∑n電壓監測點運行時間（分）]×100%；其中n指的是監測點的個數。

增權模式主要包括“個體主動模式”與“外力推動模式”（范斌，2004）；個體主動模式強調個人在增權過程中的決定作用，其假設前提是權力存在于案主之中（張時飛，2001），外力推動模式則強調外部力量在激活弱勢群體方面的推動作用（范斌，2004）。這個理論既相信權力存在于服務使用者本身，也深知外部力量在促進服務使用者具備權能過程中的重要性。

表格1公式中，N指的是B、C、D類別數。從計算電壓合格率的公式可知，決定電壓合格率的主要因素為母線電壓的質量以及BCD三類用戶供電電壓質量之和。因此，在允許的范圍內，保證電力系統運行方面電壓質量能夠達標，可以先考慮通過調整母線的電壓中樞點來達到目標。目前能采用調整中樞點電壓達到調壓目的的方法有三種：

3.1 逆調壓法

逆調壓法指的是在電網負荷達到最大時，調整中樞點，使實際電壓高于額定電壓；當負荷減少時，則要求中樞點的電壓與額定電壓相等。這種方式適用于負荷變化大、線路較長的情況。

3.2 恒調壓法

恒調壓法是將中樞點的電壓調整到穩定數值，一般來說，會較額定電壓高出5%左右，數值在調整后浮動范圍不大，因而叫做恒調壓法。這種方式適用于電網負荷不會過大，電壓變化也不大的情況，因而并不適用于大型機器設備生產的環境。

3.3 順調壓法

通過表格可以知道，母線電壓合格率直接決定了綜合合格率的數值，如果母線電壓變動較大，電網負荷很可能會過載或是出現電壓超額的情況。這個時候就需要從其他方面來調整改變電壓質量。

4 調整電壓質量的其他方式

為了降低電壓中樞母線的消耗，保證中樞點電壓維持在穩定范圍，還可以通過以下三種方式調壓：

4.1 通過改變變壓器的變壓比率來調整電壓

分為不帶負荷式調壓和帶負荷運行時調壓兩種情況。不帶負荷式調壓需要在停電條件下操作。在變壓器斷電、設備停電后，對變壓器分接頭進行改造，在變壓器原本就能調整電壓的情況下，實現再次調壓。相當于對實際輸出的電壓做了兩次調整，通過多次改變變壓器的變比的手段，分次數調整電壓。這種方式需要暫時性將電力系統斷電操作，在調整變壓器時，該電網覆蓋區域等同于無法使用電能，因此適用于較為偏遠地區，用電率較低的農村和山區；而在使用電能概率較高的城區范圍，目前則較為廣泛地采用了有載式調壓法，即在電網帶負荷運行時進行變壓器分接頭的調整，這種方法相對來說風險較大，但避免了設備斷電，并且可以進行較大范圍的多級調壓，因此適用于城市用戶。

4.2 通過改變線路參數的方式來調整電壓

通常包括以下三種做法：（1）用串聯式電容器并聯保護回路，補償線路參數。當電壓負荷功率偏低，電壓實際輸送功率較大時，需要用串聯電容器進行調壓，以降低電力系統運行負荷的波動，從而達到調整電壓的目的，但這種串聯式電容器在電路短路時容易引起過電事故，因此需要并聯一個保護回路，使電路產生異常，發生短路故障時，電容器會自動產生過電保護，及時阻止危險和損失擴大；（2）在低壓電網建設時，采用并聯補償和串聯補償消耗過大，從經濟層面考慮并不合理，因此可以考慮從電路導線的方向出發，選擇適當截面大小的導線，以保證通過導線的電流能滿額運行；（3）采用串聯電感線圈，吸收過剩的無功功率，以增加電壓的消耗，通過此消彼長的方式來保證電壓質量。

4.3 通過改變電網的消耗情況來進行調壓

主要是指改變無功功率的分布。通過靠近用戶端的電線改裝，設置無功補償設備（例如靜止補償器等）來調整電網的無功功率分布情況，從而達到調整電網消耗情況、改變電壓的目的。

主要的辦法有：安裝同期調相機，根據電壓負荷的情況，直接調整中樞母線的電壓，這種方法耗資較大，運行和維護也比較麻煩；可以在變電站的母線上安裝靜電電容器，但是這種方式只能在電壓過載時提供無功功率相抵消，在電壓過低時不適用；國內外目前比較常用的加裝無功補償設備是靜止補償器，通過并聯安裝靜止補償器，實現電容器和靜止補償器的交替工作，當電壓過載時，電容器發出無功功率調整電壓，當電壓偏低時，靜止補償器吸收多余無功，提高電壓。

5 結語

綜上所述，電力系統運行時，電壓質量能直接影響到電網的安全和穩定。電能是我國經濟發展的必備后盾，也是人民安居樂業、社會長治久安的必備能源。要保證電力系統的正常運行、保證電能正常供給，就必須采取安全、穩定、經濟、科學的措施來保證電壓質量、降低電網損耗。同時還要重視對電業部門的人才培養，提高工作人員對電壓質量的管理改造水平，優化電業工作的操作，以提高供電設備的技術性、智能性，從而進一步提高電壓合格率，保證電壓質量和電網的經濟、安全性。

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（責任編輯：黃銀芳）

TM714

1009-2374（2017）12-0042-02

10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.12.022

梁芬（1975-），女（苗族），湖南保靖人，國網湖南省電力公司保靖縣供電分公司助理工程師，研究方向：電力調度運行以及行政管理。

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