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城市居民电压质量现状及提升措施

2021-02-05 131 上传者：管理员

摘要：全面介绍了城市配电网电压质量现状,针对其存在的问题进行深入分析,围绕问题提出了一系列的改进措施,对配电网电压质量的提升具有重要的意义。

关键词：
电压
调压
配变
配电网
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随着城市化的发展,城市用电量大幅增加,随之而来的电压质量问题日益增多。目前的电压质量水平已经无法很好地满足用户的需求,因此有必要对城市的电压质量进行研究分析,提出改进措施。

1、历史状态

早期由于用电密度较小,变电站之间的距离及配变之间的距离都较远,变电站及配变供电半径很大。另外,高低压的线路都是架空线路,用电高峰期线路末端电压降很大,为了保证末端用户的电压不会太低,让大部分人能正常地使用电器,配变的变比都采用了抬高约5%的档位,为10000V/400V档,但这只是调高了整体的电压,电压波动仍然很大,严重时居民电压波动可能达到160～260V。

2、现状分析

随着城市及电力技术的不断发展,城市电压质量问题也在不断变化,主要表现在以下几个方面。

1)用电密度的暴增,变电站的密度及配变的密度暴增,变电站及低压台区的供电半径大大缩小,线路末端电压压降已经大大减小,低压台区已经不复存在。

2)随着电缆技术的发展,性价比不断提高,架空线逐渐被电缆代替,而电缆的电容效应则会导致线路末端的电压抬高,特别是线路轻载或空载时,线路末端电压会明显抬高。

3)由于变电站是有载调压,可以实时将站内10kV母线电压控制在合格范围内(10.0～10.7kV)。

4)我国采用恒调压策略,不管高峰还是低谷,变电站内10kV母线电压都只固定在国家标准范围内,经过长距离传输后,10kV线路末端可能出现峰期电压偏低,谷期电压偏高的现象。这种现象延伸至低压系统,将会导致居民电压波动严重,甚至超标。

5)由于历史遗留配变及新增配变物资制度流程滞后等原因,导致目前大部分配变还运行在10000V/400V的档位,因此这部分配变的低压电压在谷期都是超高限(235.4V)的。

3、解决措施

随着用电环境的变化,电压质量的相关参数也在变化,为了能够满足用户对电压质量的要求,必须采取相应提升措施。

1)增大配变的变比,降低低压侧电压。

不管是新增配变还是存量配变都将配变的抽头调至10500V/400V档位(目前的配变变比都有此档,只需要停电将其调至该档即可)。由以上分析可知,传统的10000V/400V的档位已经无法满足城市供电的需求,在线路及配变都轻载时,必然导致低压电压越高限,因为配变本身变比提高了约5%。当10kV线路电压达到7%时,低压电压抬高可能达到12%,远远大于7%的国家标准。另外还需指出,由于电缆的电容效应,在极端情况下,10kV线路末端抬高还有可能超过7%,因此,必须增大配变变比,将变比置于10500V/400V档位才可能满足低谷期的电压要求。而目前,很多城市地区的配变变比抽头还是保持在10000V/400V档位,这导致低谷期低压台区普遍严重越电压上限,严重的甚至达到260V。而采用10500V/400V档位后,用户的电压基本都能满足-10%～+7%的国家标准。

2)缩短供电半径,稳定线路末端电压。

增加变电站的数量,缩短10kV供电线路的长度,增加配变的密度,缩短400V供电线路的长度,减小变电站至用户之间的电气距离,使用户的电压受10kV母线电压的钳制,减少波动。由于受线路的感抗、容抗、电阻的影响,当负荷变化时,线路末端的电压会出现不同程度的波动,为了减少这些波动,必须减少这些参数的影响。因此必须控制高低压线路的供电线路的长度,减少电压波动。当10kV线路长度控制在2km内、400V线路长度控制在500m内时,低压电压将会非常稳定。

3)利用无功自动投退来实现低压电压的自动调节。

将低压无功补偿控制器的策略增加电压判据,当电压太低时适当过补偿,当电压太高时适当欠补偿。当出现10kV电压偏低进而导致低压电压偏低时,可以通过增加低压无功补偿来抬高低压电压[1]。按照无功分层分区就地补偿的原则,10kV线路末端电压偏低时,本来应该要在10kV线路末端增加无功装置来提高无功补偿,但是这会带来一系列问题,如选择困难、投资大、增加线路故障率、降低可靠性、维护困难等,目前还未见到这种补偿方法,也可以说这种方法不可行。而补救办法就是通过增加低压侧无功来抬高低压电压,同时也能缓解高压侧的无功及电压。在电压合格的范围内按无功经济性来运行,保证了电压的合格及补偿的经济性。在超出了设定的电压范围时,按电压的要求来控制无功的投入。这就能做到即使10kV电压严重偏低时,也能保证本低压台区的电压合格,同时也有利于整条线路的无功平衡,提高整条线路的电压。另外,当线路上所有配变都采用此无功补偿策略时,别的台区的无功补偿也能抬高10kV线路的电压,进而抬高本台区的低压电压。

4)10kV母线采用逆调压方式。

在用电高峰期,将变电站内10kV母线电压调至10.5～10.7kV,这样线路末端的电压一般不会低于10.0kV,反过来,在用电低谷期,将变电站内10kV母线电压调至10.0～10.2kV,这样线路末端电压一般不会高于10.5kV,这样就能保证低压电压保持在-10%～+7%的国家标准范围内。一直以来,为了减少调压装置频繁调压带来的设备损伤,我国采用了恒调压策略,但是随着用电环境及设备技术的发展,有必要对这种恒调压的策略进行改变。一方面是设备技术发展了,调压设备的耐用性及维护手段提高了,允许更高频次的调压;另一方面是随着社会的发展,用户对电压质量的要求不断提高。因此非常有必要将变电站内10kV母线采用逆调压方式,尽量让10kV线路末端的电压保持稳定,这将大大稳定低压用户的电压。

5)避免设备重过载,保持用户电压稳定。

及时扩容供电设备,增加10kV线路、配变、400V线路,并将重过载设备负载转移,减轻重过载设备,就能够有效地减小供电设备的压降,稳定用户电压。随着电网管理的规范化及电网安全要求,线路及配变的重过载现象逐步消失,在消除安全隐患的同时也保证了线路末端用户的电压稳定。

4、结语

随着社会发展,城市的电压质量问题也不断出现,由于历史遗留原因,很多配变变比还是保持在10000V/400V档位,加上架空线路改电缆后电容效应作用显著,导致了低压用户的电压在低谷期严重越高限。为了解决这个问题,必须将配变抽头调至合理的10500V/400V档位。同时,为了减小末端用户的电压波动,可通过减小供电半径、调节低压无功补偿、10kV母线逆调压、避免供电设备重过载等措施来稳定电压。其中变电站内逆调压和按电压控制的区域无功联合补偿调压方案非常值得探讨,具有广阔的应用前景。

参考文献：

[1]肖友强,魏薇.有载调压变压器的无功电压最优控制[J].云南电力技术,2003(3):22-24+39.

卢思缴,刘伟成,张智宏.城市居民电压质量现状及提升措施[J].技术与市场,2021,28(02):144+146.