配電網母線電壓異常現象分析及防范改進措施

摘要：配電網母線電壓出現異常現象的情況比較常見，針對不同異常現象需要采取相應的防范改進措施。為了全面分析配電網母線電壓常見的異常現象，并針對性地制定防范改進措施，主要結合了實際工作經歷，列舉出幾種常見的配電網母線電壓異常現象，并對其異常現象出現的原因進行分析，提出相應的防范改進措施。這些措施旨在提高配電網的電壓穩定性，確保供電質量和可靠性。通過對實際案例的詳細分析，以期為配電網的穩定運行提供有益的參考和借鑒。

關鍵詞：配電網；母線電壓異常；現象分析；防范改進

AnalysisandPreventiveMeasuresforAbnormalVoltagePhenomenonofDistributionNetworkBus

LIUGang

XiaoganPowerSupplyCompany，StateGridHubeiElectricPowerCo.，Ltd.，Xiaogan，HubeiProvince，432000China

Abstract：Itiscommonforabnormalphenomenatooccurinthevoltageofdistributionnetworkbus，andcorrespondingpreventiveandimprovementmeasuresneedtobetakenfordifferentabnormalphenomena.Inordertocomprehensivelyanalyzethecommonabnormalphenomenaofbusvoltageindistributionnetworksandformulatetargetedpreventiveandimprovementmeasures，thearticlemainlycombineswithpracticalworkexperiencetolistseveralcommonabnormalphenomenaofbusvoltageindistributionnetworks，andanalyzesthecausesfortheiroccurrence，andthenproposescorrespondingpreventiveandimprovementmeasures.Thesemeasuresaimtoimprovethevoltagestabilityofthedistributionnetwork，ensuringpowersupplyqualityandreliability.Byconductingadetailedanalysisofactualcases，itaimstoprovideusefulreferencesandinsightsforthestableoperationofdistributionnetworks.

KeyWords：Distributionnetwork;Abnormalbusvoltagephenomenon;Phenomenonanalysis;Preventionandimprovement

輸電線路是電力能源傳輸的唯一途徑，它將電廠產生的電能源源不斷地傳送到各個地方，使電力能夠被各領域充分利用。不管日常生活中，還是工業生產中，電都是不可缺少的。自從近代工業革命以后，電能已成為當今世界的主要動力能源。一旦輸電線路出現故障，將會給工廠造成嚴重損失。對于國家來講，輸電線路關系到國家的能源安全以及基礎設施建設。它是國家能源體系的重要組成部分[1]。輸電線路直接影響國家能源的供應，涉及軍事、航天等領域。因此，保護輸電線路，減少輸電線路的外力破壞有著重要的意義。

1.配電網母線電壓異常現象分析

1.1負荷波動引起的母線電壓異常分析

1.1.1案例概況

在國內某市配電網中，隨著夏季用電高峰的到來，部分區域的母線電壓出現了頻繁波動，影響了用戶的正常用電。具體異常現象表現如下：在高峰時段，母線電壓下降至正常值的下限以下，導致部分敏感設備無法正常工作。同時，電壓波動還引發了電網中的無功功率波動，進一步加劇了電壓的不穩定性，具體監測數據如表1所示。

1.1.2原因分析

經過分析，發現該區域負荷波動較大是導致母線電壓異常的主要原因。在高峰時段，大量用電設備同時啟動和運行，導致負荷急劇增加。而電網中的無功補償設備無法滿足這種快速變化的負荷需求，從而導致母線電壓下降和波動。

1.2設備故障引起的母線電壓異常分析

1.2.1案例概況

在某城市的一個居民區，其10kV配電網在運行過程中突然出現了母線電壓異常的現象。根據監控系統的記錄，故障發生時，母線電壓突然從正常值下降到極低水平，導致該區域的大量用戶遭遇了斷電問題。具體情況見表2所示。

1.2.2原因分析

經過現場檢查和診斷，發現故障的主要原因是因電纜線路外破，導致兩相短路接地，當電纜的兩項發生短路接地時，會形成一條低阻抗的電流路徑，導致短路電流急劇增大。短路電流的急劇增大會導致電力系統中的電流和電壓分布不均勻。這種不均勻分布會對母線電壓產生影響，具體表現為母線電壓的降低。此外，短路點越靠近并聯電容，母線電壓下降的程度可能會越大。

1.3無功補償不足引起的母線電壓異常分析

1.3.1案例概況

在某市周邊山區配電網中，由于地形復雜和無功補償不足等原因，母線電壓存在不平衡和波動現象。具體異常現象表現為：該區域的部分母線電壓偏低或偏高，無法滿足用戶的用電需求。同時，電壓不平衡還導致了電網中的無功功率分布不均，加劇了電壓的不穩定，具體見表3所示。

1.3.2原因分析

經過分析，發現該區域電網結構復雜以及無功補償不足是導致母線電壓異常的主要原因。由于地形復雜和線路長度差異較大，電網中的電壓分布不均勻。同時，部分區域的無功補償設備配置不足或調節能力有限，無法有效平衡電網中的無功功率分布。

1.4單相接地故障引起的母線電壓異常分析

1.4.1案例概況

某配電網中性點接地方式為小電流接地，該配電網在運行過程中，突然發生單相接地故障，導致母線電壓異常，部分設備受到損害。具體異常現象表現為：故障發生后，故障相電壓降低至零或接近零，非故障相電壓升高，超過設備的額定電壓，引發設備損壞，具體數據如表4所示。

1.4.2原因分析

單相接地故障可能是由于設備老化、運行環境惡劣、人為誤操作等多種原因導致的。在故障發生時，由于接地相與大地同電位，原本在中性點接地系統中，中性點被限制在零電位或接近零電位[1]。然而，當某一相發生接地故障時，中性點將發生位移，導致非故障相的對地電壓上升，通常升高至線電壓。

1.5諧振過電壓引起的母線電壓異常

1.5.1案例概況

某配電網在特定條件下發生諧振過電壓，導致母線電壓異常升高，對設備造成損害。諧振過電壓表現為母線電壓突然升高，并持續一段時間，可能導致設備損壞或燒毀，諧振過電壓引起的母線電壓異常數據見表5所示。

1.5.2原因分析

諧振過電壓可能是由于電網中的電容和電感元件在特定條件下形成諧振回路，導致電壓異常升高。諧振條件可能由電網結構、設備參數、操作方式等多種因素引起。

1.6諧波污染引起的母線電壓異常

1.6.1案例概況

某配電網中存在大量非線性負載，如整流器、變頻器等，這些設備在運行過程中會產生諧波，導致母線電壓異常。諧波污染表現為母線電壓波形畸變，電壓值不穩定，可能伴有高頻噪聲和振動。筆者調取了2023年8月16日0：00～5：00共5個時段的數據，具體如表6所示。

1.6.2原因分析

非線性負載在運行過程中會產生諧波電流，這些諧波電流會在電網中傳播并產生諧波電壓。諧波電壓會疊加在基波電壓上，導致母線電壓波形畸變和電壓值不穩定。

2配電網母線電壓異常防范改進措施

2.1加強負荷管理

首先，需要對負荷進行預測。利用先進的負荷預測模型和技術，結合歷史數據、天氣情況、節假日等因素，對未來的負荷變化進行準確預測。這有助于提前制訂負荷調度計劃，避免高峰時段負荷過大。其次，對負荷進行合理調度。根據負荷預測結果，合理安排發電、輸電和配電設備的運行，確保電網在高峰時段也能保持穩定的電壓水平[2]。同時，可以通過價格機制等手段引導用戶合理用電，降低負荷波動對電網電壓的影響。最后，進行需求側管理。通過宣傳和教育，提高用戶對電力資源有限性和電網穩定重要性的認識。

2.2加強設備監測與維護

首先，加強設備監測。利用現有的配網設備狀態監控系統和智能終端，對配電網設備進行實時監控。這些系統可以監控設備的開合狀態、電壓、電流等關鍵參數，以便及時發現異常情況。也可以借助先進的數據分析和故障診斷技術，對監測到的數據進行分析，預測設備的運行狀態和可能出現的故障。這有助于提前發現潛在問題，避免母線電壓異常的發生[3]。使用專業的帶電檢測設備及診斷性試驗設備對配電網設備進行深度檢測，從而發現潛在的問題。其次，加強設備維護。定期對配電網設備進行巡檢，檢查設備的外觀、溫度、聲音等方面的異常情況。巡檢過程中，應注意設備的運行狀態，及時發現潛在故障和問題。同時定期對配電網設備進行維修和保養，根據設備的使用壽命和維護要求，制訂定期維修和保養計劃。維護包括設備的清潔、潤滑、緊固以及更換陳舊部件等[4]。維修包括對設備進行檢修、修復和更換，以保持設備的正常運行狀態。

2.3彌補無功補償不足

優化電網結構可以通過多種技術措施予以實現。首先，可以充分利用虛擬現實技術對電網進行仿真和模擬，實現對電網結構進行優化設計。通過模擬不同運行場景下的電網性能，找出電網中的瓶頸和潛在問題，并進行相應的優化改進。其次，可以采取無功補償措施。對于地形復雜和線路長度差異較大的區域，可以采取合適的無功補償措施來平衡電網中的無功功率分布。通過安裝無功補償裝置、調整變壓器分接頭等手段，提高電網的功率因數，降低線路阻抗不匹配對電壓的影響。最后，可以采用電壓調節手段，采用先進的電壓調節技術，如自動電壓調節器（AutomaticVoltageRegulator，AVR）、有載分接開關（OffLineTeslaCoil，OLTC）等，對電網電壓進行實時調節[5]。確保電網電壓在合理范圍內波動，提高電網的穩定性和可靠性。

2.4做好諧振過電壓及諧波污染的防范工作

首先，需要合理設計電力系統。需盡量考慮電容和電感元件的分布和特性，避免出現易產生諧振的配置，還要對電力系統進行合理的分區，以減少不同區域之間的相互影響，從而降低諧振過電壓的傳播。其次，加裝抑制元件。為有效抑制諧振過電壓，可在電力系統中加裝適當的抑制元件，如阻尼電阻、消弧線圈、濾波器等，以減小諧振過電壓的幅度和持續時間。對于諧波污染，可以通過在電源周邊安置濾波器，減少和屏蔽開關電源本身對電力諧波的干擾。再次，提升電力系統穩定性。對于長線路，可以適當加裝串聯電感，減小線路的諧振頻率。對于有并聯電容器的電力系統，可以通過改變電容器的組合方式，降低諧振的可能性。最后，改善工藝和增加裝置。改善線圈的繞制工藝，實現繞組的緊密耦合，減輕變壓器漏感。將可飽和磁芯線圈串入高頻整流二極管上，當有反向電流流過時，不飽和磁芯會產生較大的電勢，從而阻止反向電流的上升，避免出現電力諧波。

3結論

通過上述案例分析，可以得出配電網母線電壓異常現象多種多樣，造成母線電壓異常的原因也具有多樣化特點，需要綜合考慮電網結構、設備性能、運行環境等多方面因素。為了保障配電網的穩定運行和供電質量，需要相關工作人員加強電網監測和分析，及時發現并處理異常問題，同時也需要加強設備維護、巡檢和管理，利用先進的技術提高設備的可靠性和安全性，從而確保配電網安全、穩定地運行。

參考文獻

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[5]歐陽森，于業輝，張真.考慮負荷重要程度含DG中壓配電網電壓調控策略[J].南方電網技術，2023，17（9）：120-131.