李一波

摘 要：隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展和城市化步伐的加快，城市的配電網(wǎng)迫切需要提高供電的可靠性。就電壓的質(zhì)量、控制和電網(wǎng)線路監(jiān)測(cè)等方面，對(duì)提高供電可靠性的措施進(jìn)行了分析和總結(jié)。

關(guān)鍵詞：配電線路；電壓質(zhì)量；供電可靠性；無(wú)功率因數(shù)

中圖分類號(hào)：TM761+.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-6835（2014）16-0044-02

配電網(wǎng)集中了大量的重要負(fù)荷，其關(guān)系到整個(gè)國(guó)家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步。然而，目前的配電網(wǎng)存在網(wǎng)架較為薄弱、設(shè)備陳舊、外部破壞嚴(yán)重、相關(guān)運(yùn)行人員素質(zhì)低下、技術(shù)規(guī)范尚待完善等問(wèn)題，這都對(duì)電網(wǎng)有著較大的影響。配電網(wǎng)一旦發(fā)生故障，就會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)供電中斷，需及時(shí)排除故障才能恢復(fù)供電。因我國(guó)配電網(wǎng)的投資力度不足，所以其自動(dòng)化和智能化的水平落后于發(fā)電和輸電項(xiàng)目，進(jìn)而影響了整個(gè)供電系統(tǒng)的供電質(zhì)量。因此，需要加強(qiáng)對(duì)配電網(wǎng)的科學(xué)管理，提高配網(wǎng)線路的電壓質(zhì)量和供電可靠性，以適應(yīng)電力發(fā)展的需求。

1 影響電網(wǎng)電壓質(zhì)量的原因

通過(guò)分析和總結(jié)，影響電網(wǎng)電壓質(zhì)量的主要原因如下。

1.1 供電距離和用電功率因數(shù)

供電距離超出供電半徑的合理值、供電導(dǎo)線截面的選擇不合理、電功率因數(shù)太低和無(wú)功率電流較大等因素都會(huì)造成電壓的損失。

1.2 電網(wǎng)運(yùn)行方式的改變

電網(wǎng)運(yùn)行方式的變化會(huì)影響功率分布和電網(wǎng)阻抗，導(dǎo)致電壓升高或降低。

1.3 負(fù)荷和調(diào)壓措施

沖擊性負(fù)荷、非對(duì)稱性負(fù)荷和缺乏調(diào)壓措施都會(huì)導(dǎo)致電壓?jiǎn)栴}。

1.4 電力負(fù)荷

隨著季節(jié)的變化，用戶對(duì)電的需求量也有所不同，致使電力負(fù)荷也不同。晝夜現(xiàn)象和生產(chǎn)流程的變動(dòng)也是影響電力負(fù)荷的因素。一般情況下，低負(fù)荷時(shí)段的電壓偏高，負(fù)荷高峰時(shí)段的電壓偏低。

1.5 無(wú)功補(bǔ)償電容器

用電單位所安裝的無(wú)功補(bǔ)償電容器使用了“死補(bǔ)”，也就是說(shuō)，在全天24 h之內(nèi)用戶單位使用的無(wú)功量是不受限制的，而正常的無(wú)功量的供給量是固定的，這就導(dǎo)致了用戶單位在高峰負(fù)荷時(shí)段向電網(wǎng)吸收無(wú)功量，而在低負(fù)荷時(shí)段則大量向系統(tǒng)反送無(wú)功量的現(xiàn)象，進(jìn)而造成電壓變動(dòng)和幅度的變化。

2 電壓偏差超標(biāo)的危害性

2.1 無(wú)功功率嚴(yán)重匱乏

如果電網(wǎng)的無(wú)功功率嚴(yán)重匱乏，就會(huì)導(dǎo)致電壓崩潰、系統(tǒng)振蕩和電網(wǎng)瓦解等現(xiàn)象，這些都會(huì)在很大程度上影響供電的安全性和可靠性。

2.2 影響正常生產(chǎn)

如果電壓偏低，往往會(huì)導(dǎo)致低電壓保護(hù)裝置動(dòng)作，而電磁開(kāi)關(guān)和空氣開(kāi)關(guān)的跳閘都會(huì)影響生產(chǎn)的正常進(jìn)行。但如果電壓偏高，電壓保護(hù)裝置動(dòng)作也會(huì)受到影響，還會(huì)使電氣設(shè)備的電壓線圈燒壞。

2.3 影響通信

電壓值偏高或偏低都會(huì)對(duì)通信造成影響，廣播電視等的音像質(zhì)量和家用電氣設(shè)備的日常運(yùn)行也會(huì)受到影響。

2.4 增加電能損失

如果電壓值偏低，則會(huì)降低發(fā)電、供電和用電設(shè)備的運(yùn)行，從而增加供電線路和電氣設(shè)備中的電能損失。

2.5 影響有功功率

整流器、電熱和電弧爐等負(fù)荷的有功功率與電壓的平方成正比例關(guān)系，如果電壓降低了1%，有功功率就會(huì)降低2%，因此用電設(shè)備的運(yùn)行效率也會(huì)被降低；反之，如果電壓升高，有功功率也會(huì)增加。

2.6 影響電動(dòng)機(jī)的正常運(yùn)作

感應(yīng)電動(dòng)機(jī)和其他電機(jī)類負(fù)荷會(huì)受感應(yīng)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩影響，其與電壓的平方呈正相關(guān)，滑差率與電壓的平方呈負(fù)相關(guān)。因此，當(dāng)電壓下降時(shí)，通常會(huì)導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)因過(guò)負(fù)荷而燒毀，與此同時(shí)，也會(huì)造成電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)困難；反之，長(zhǎng)期的高電壓運(yùn)行會(huì)損壞電動(dòng)機(jī)的絕緣層。

2.7 影響照明負(fù)荷

電壓偏差超標(biāo)還會(huì)對(duì)照明負(fù)荷產(chǎn)生影響。當(dāng)電壓過(guò)低時(shí)，發(fā)光效率會(huì)下降，進(jìn)而影響到照明度。如果電壓降低了5%，則亮度會(huì)降低15%～20%；如果電壓降低10%，則亮度會(huì)降低32%.反之，如果電壓提高了5%，則電燈的使用壽命會(huì)減少約1/2；如果電壓提高了10%，則電燈只能維持使用壽命的1/3.

3 改善電壓質(zhì)量的方法

選擇具有代表性的電壓監(jiān)測(cè)點(diǎn)、優(yōu)化無(wú)功電源的配置和監(jiān)督無(wú)功率因數(shù)等都是改善電壓質(zhì)量的方法。

3.1 選擇具有代表性的電壓監(jiān)測(cè)點(diǎn)

電壓質(zhì)量的調(diào)控工作是為了保證用戶受電端的電壓在規(guī)定所允許的偏差值以內(nèi)，而在現(xiàn)實(shí)工作中，不可能監(jiān)視到每一個(gè)用戶的電壓質(zhì)量，因此，選擇具有代表性的發(fā)電廠和變電所作為監(jiān)視對(duì)象是較為合理的方法。如果具有代表性的監(jiān)視點(diǎn)的電壓質(zhì)量都達(dá)標(biāo)，則電網(wǎng)中的其他監(jiān)視點(diǎn)的電壓質(zhì)量基本上都可以滿足要求。在確定了電壓中樞點(diǎn)以后，中樞點(diǎn)就成為電網(wǎng)電壓調(diào)整的集中區(qū)域。

對(duì)于電壓監(jiān)測(cè)點(diǎn)的選擇，要考慮其能真實(shí)地反映大部分受電端的電壓質(zhì)量的偏移水平。《電力系統(tǒng)電壓和無(wú)功電力管理?xiàng)l例》中規(guī)定，所有的變電所和縣級(jí)供電負(fù)荷發(fā)電廠的10（6）kV母線都屬于中壓配電網(wǎng)的電壓監(jiān)測(cè)點(diǎn)，并且應(yīng)當(dāng)選定具有廣泛代表性的用戶受電端作為電壓質(zhì)量的考核點(diǎn)。如果是低壓用戶，則至少需要達(dá)到每一百臺(tái)變壓器設(shè)立一個(gè)電壓監(jiān)測(cè)點(diǎn)的要求。電壓監(jiān)測(cè)工作應(yīng)當(dāng)使用具有連續(xù)監(jiān)測(cè)和統(tǒng)計(jì)功能的儀器進(jìn)行，無(wú)人值守的變電所的母線電壓應(yīng)可被調(diào)度端的調(diào)度員所監(jiān)控。

3.2 界定電壓允許偏移范圍值

通常情況下，一般以電網(wǎng)中電壓損失最大的點(diǎn)和電壓損失最小的點(diǎn)為依據(jù)來(lái)確定中樞點(diǎn)的電壓允許偏移范圍值。中樞點(diǎn)的最低電壓為縣級(jí)供電負(fù)荷的最大值時(shí)，應(yīng)提高電壓最低點(diǎn)的用戶電壓的下限，使其與中樞點(diǎn)間的電壓損失相等。中樞點(diǎn)的最高電壓與縣級(jí)供電負(fù)荷最小值相等時(shí)，應(yīng)降低電壓最高點(diǎn)的用戶電壓的上限，使其與中樞點(diǎn)間的電壓損失相等。

3.3 優(yōu)化無(wú)功電源和監(jiān)督無(wú)功率因數(shù)

必須抓好無(wú)功平衡和無(wú)功補(bǔ)償?shù)幕A(chǔ)工作，以改善和提高電壓的質(zhì)量。這項(xiàng)工作關(guān)系到網(wǎng)架建設(shè)、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和無(wú)功電源的配置問(wèn)題，這些都是實(shí)施電壓調(diào)控的基本條件。應(yīng)給電力用戶同步配置、投運(yùn)相應(yīng)的無(wú)功補(bǔ)償裝置，并對(duì)其提出安全運(yùn)行的要求。這樣做是因?yàn)椋环矫嫘枰乐沟凸β室驍?shù)的運(yùn)行，另一方面要防止低負(fù)荷時(shí)段用戶向電網(wǎng)反送無(wú)功電力。對(duì)于有帶沖擊負(fù)荷或負(fù)荷波動(dòng)的，如果工業(yè)企業(yè)的負(fù)荷不平衡，則需要配置靜止補(bǔ)償器。經(jīng)驗(yàn)表明，集中調(diào)壓的方法并不能保證電網(wǎng)所有結(jié)點(diǎn)的電壓質(zhì)量問(wèn)題，對(duì)于單電源的長(zhǎng)輻射線路和對(duì)電壓有嚴(yán)格要求的變電所，就需要使用“就地補(bǔ)償”的方法來(lái)滿足用戶對(duì)電壓質(zhì)量的要求。

4 實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和提高供電可靠性的方法

快速診斷配電線路的故障并對(duì)其自動(dòng)隔離的方法，我們稱之為“配電線路自動(dòng)化”，其目的在于減少故障停電的范圍，恢復(fù)非故障段供電，最終提高供電的可靠性。其開(kāi)發(fā)工作具有高投入、高難度等特點(diǎn)，是一項(xiàng)全方位的系統(tǒng)工程。

4.1 實(shí)現(xiàn)配電線路遠(yuǎn)程監(jiān)控自動(dòng)化

在發(fā)達(dá)國(guó)家，配電線路的自動(dòng)化共經(jīng)歷了三個(gè)階段：柱上開(kāi)關(guān)設(shè)備自動(dòng)化、遠(yuǎn)程監(jiān)控自動(dòng)化和計(jì)算機(jī)配電自動(dòng)化。第一階段由柱上重合器、分段器等具備檢測(cè)和操控功能的設(shè)備組成，可自動(dòng)隔離故障點(diǎn)，從而快速恢復(fù)無(wú)故障部分的供電。然而，由于設(shè)備自身的局限性，其運(yùn)行方面還存在著明顯的不足；第二階段是在柱上開(kāi)關(guān)加裝遠(yuǎn)程終端裝置和操作電源，以便在停電的情況下，也可以通過(guò)各種方法與中央控制總站保持通訊、輸送數(shù)據(jù)，或遙控負(fù)荷開(kāi)關(guān)進(jìn)行開(kāi)、合操作；第三階段是在第二階段的基礎(chǔ)之上將遠(yuǎn)程控制主機(jī)與變電所的計(jì)算機(jī)自動(dòng)化系統(tǒng)連接，以實(shí)現(xiàn)配電系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。

4.2 滅弧介質(zhì)無(wú)油化和采用免維護(hù)開(kāi)關(guān)

滅弧介質(zhì)的無(wú)油化程度是配電系統(tǒng)現(xiàn)代化的標(biāo)志之一。將油作為絕緣和滅弧介質(zhì)存在著火災(zāi)、爆炸的危險(xiǎn)，并且需要進(jìn)行大量的維護(hù)工作。配電運(yùn)行規(guī)程對(duì)柱上油開(kāi)關(guān)的檢查和清掃有明確規(guī)定：絕緣電阻試驗(yàn)需每2年進(jìn)行1次，大修油開(kāi)關(guān)需每5年進(jìn)行1次。維修周期過(guò)長(zhǎng)導(dǎo)致其成為降低供電可靠性的關(guān)鍵因素。真空作滅弧介質(zhì)的斷路器，因具有壽命長(zhǎng)、免維護(hù)的特點(diǎn)，已經(jīng)成為了取代油斷路器的主要產(chǎn)品。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，隨著現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展，強(qiáng)化和提高配網(wǎng)線路的電壓質(zhì)量和供電可靠性變得越來(lái)越重要，我們應(yīng)當(dāng)加大對(duì)此問(wèn)題的研究力度，以為其實(shí)際應(yīng)用提供更好的理論依據(jù)。

參考文獻(xiàn)

[1]李正文，王秀麗，胡澤春.高壓配電網(wǎng)無(wú)功/電壓的分時(shí)段優(yōu)化控制策略[G]//第十屆全國(guó)電工數(shù)學(xué)學(xué)術(shù)年會(huì)論文集.成都：中國(guó)電機(jī)工程學(xué)會(huì)電工數(shù)學(xué)專委會(huì)，2005.

〔編輯：張思楠〕