配網低電壓治理探討

金超 陸爭榮 陳志華 杜建明 周舒婷

【摘要】電能質量是對評價供電企業的重要依據，電壓又是電能質量的重要指標，電壓的穩定直接關系到配網安全穩定運行和電氣設備使用壽命。日益復雜的配網結構、日益劇增的配網設備，對配網電壓質量控制提出了更高的要求。本文詳細分析了配網低電壓原因，并提出了幾種有效的治理方法，梳理出低電壓治理流程，從根源治理低電壓，提高電能質量。

【關鍵詞】低電壓治理；配電網；電能質量；無功補償

引言

隨著經濟社會高速發展，用電需求快速增長，作為與用戶直接接觸的電網末端10kV及以下配電網正面臨巨大的供電壓力。通過低電壓數據的收集、分析、對低電壓進行整治，著力解決設備老化、設備過負荷、線徑過細、供電容量不足等容易導致低電壓的突出問題，大幅度提升轄區供電可靠性和電壓質量，保障社會安全可靠用電。

中華人民共和國國家標準《電能質量 供電電壓偏差》（GB/T 12325-2008）明確要求：（1）10kV及以下三相供電系統電壓允許偏差不超過額定電壓的±7%；（2）220V單相供電時電壓允許偏差不超過額定電壓的+7%與-10%。綜上所述：配網低電壓現象指10kV供電時低于9.3kV；380V三相供電時低于353.4V；220V單相供電時低于198V。

1、“低電壓”產生的原因及分析

1.1配網產生低電壓的主要原因 （1）供電半徑大。10kV配電線路存在迂回線路，供電半徑過大，線路阻抗增加，導致壓降增大，最終使10kV線路的末端電壓偏低，從而造成配電變壓器出線側電壓低。低壓配電臺區供電半徑大，低壓線路壓降增大，導致低壓線路的末端電壓低。（2）配電設備重載過載。配電線路設備重載過載會引起線路電流增大，從而造成線路壓降增大，進而導致線路末端電壓降低，最終引起低電壓問題。（3）導線、電纜截面積小。10kV線路導線越細，阻抗越大，線路壓降越大，導致線路末端電壓越低，最終造成配電變壓器出線側電壓越低。此外因為接戶線、進戶線等低壓線路配置不合理，存在線徑較細，再加上用戶生活水平提高，各種電器逐步增加，容易出現“卡脖子”現象，造成用戶末端電壓低。（4）無功功率補償不足。配網中有大量異步電動機和配電變壓器，當負載率不高以及感性負荷設備較多時，無功負荷相對比較高，需要無功功率進行補償。當補償并聯電容器存在投運不及時或容量不滿足要求時，線路需要輸送大量無功功率，導致電壓損耗過多，最終引起電壓偏低。（5）配變低壓側三相負荷不平衡。三相負荷不平衡會引起中性線產生較大的電流，從而導致中性點電壓出現偏移，因為變壓器繞組各有不同，所以輸出的電壓也不一定相同，此時電壓質量就無法保證符合要求。因此，嚴重三相不平衡的低壓線路發生低電壓的可能性較高。根據國家電網公司《配電網運維規程》（Q/GDW 1519—2014）要求，配電變壓器的三相負荷應盡量平衡，不平衡度不應超過15%，單相負荷不高的三相變壓器，零線電流不應大于額定電流的25%。（6）日常運維管理工作不到位。當前，配網無功功率補償普遍選擇在配電變壓器低壓側就地補償，但存在無功補償裝置破舊、長期無人維護、容量配備不合理等現象。另外，隨著配網自動化的普及，大部分的臺區都已裝有智能監測終端，通過現場公變終端，系統能實時上送公變運行基礎數據。但部分一線生產人員對配變智能監測系統并不熟悉，依然習慣于以往的憑經驗“搶修”低電壓。

1.2 配網低電壓原因分析流程

由于配網產生低電壓的原因較多且不盡相同，故在進行低電壓治理之前應對各低電壓臺區進行科學的診斷和分析，找準具體原因，才能做到有的放矢。對于存在低電壓的配變臺區，主要有以下兩個方面問題。（1）配變出線側首端電壓不合格。對于首端電壓不合格情況首先判斷配變高壓側電壓是否合格，若10kV側電壓不合格，則應先解決10kV線路側低電壓問題；如果配變高壓側電壓合格則繼續分析臺區側功率因數是否偏低，若配變低壓側功率因數偏低則分析無功補償設備運行是否正常、容量是否充足；如果配變低壓側功率因數正常，則繼續分析配電變壓器分接開關設置是否合理，運行是否正常。（2）配變臺區首端電壓合格但是末端電壓不合格。依次分析配變低壓側三相是否平衡，配電變壓器是否存在重載過載，導線線徑是否偏細，供電半徑是否不合理等。

2、“低電壓”治理常用措施探討

2.1臺區首端低電壓的治理與優化措施 （1）在10kV側優先考慮運行管理手段，調控變電站10kV母線電壓，優化高壓側無功補償，在滿足電壓允許偏差為額定值的±7%的要求下，適當提高10kV線路首端電壓，在確保10kV線路末端電壓合格的同時也為配網低壓側的電壓調控留出更多裕度。（2）10kV線路使用饋線調壓器。配網10kV線路存在供電半徑大導致壓降大的情況，為了提高10kV線路的調壓能力，可在線路中后段安裝使用饋線調壓器提升10kV線路末端的電壓水平，如圖1所示[1]。（3）完善電網結構，新建110kV變電站，通過合理增加電源布點，縮短10kV線路供電長度；改造不合理的接線方式，如迂回線路、卡脖子線路；增加并列線路運行，更換并增大線路的導線截面，降損并提高送電能力，從而解決10kV線路末端電壓偏低問題。

2.2臺區末端低電壓的治理與優化措施 （1）充分利用用電信息采集系統、智能公用配變監測終端、電壓監測儀、調度自動化系統，提高智能監測終端的覆蓋率和完好率，對電網運行參數和用戶電壓質量進行實時監測，切實掌控低電壓發生、發展變化情況，改以往的憑經驗“搶修”低電壓為現在的靠數據“管理”低電壓，力求用最小的投入實現臺區低電壓治理工作效果的最大化。（2）加強配電變壓器檔位調節管理。調整變壓器分接頭簡單易行，在平常低電壓治理工作中被使用最多。在無功容量充裕并且無功基本平衡的電力系統中，改變變壓器分接開關具有不錯的效果，應首先采用，對這部分無功容量充足的“低電壓”臺區，可以采取調節檔位，有效解決低電壓狀況[2]。（3）加強無功補償裝置的管理，合理配置低壓無功補償容量，更換臺區內落后、破舊的無功補償裝置，確保無功補償裝置的有效使用，解決功率因數較低問題。一般情況下，將功率因數提高到0.95就認為是合理補償[3]。（4）對于負荷密集，配電設施容量過載或重載的臺區應首先且加強負荷三相不平衡管理和負荷調整。優先采取將較大負荷轉移到其它負載較小線路的方式進行改造。對于負荷難以轉移的配變臺區，可考慮直接進行變壓器增容，或新增臺區布點來解決配電變壓器重載過載問題。（5）繪制臺區改造進度表，并在改造后分析效果，針對臺區各分支線、分接箱箱和進戶、接戶線進行定期檢查、不定時抽查，確認是否存在“卡脖子”現象，防止主干線電壓質量合格，但部分進戶線“卡脖子”原因導致電壓低的問題，同時及時對這部分臺區進行整改督辦，解決低電壓問題。

2.3 配電網電壓無功三級聯調 傳統現安裝的電壓無功調控設備的調控判據僅依據安裝點的測量值進行“各自為政”式的獨立控制，電網各級調壓與補償設備的全網協調性不夠，往往出現上級電網電壓處于合格區間范圍、下級電網調節手段已用盡而用戶電壓仍超限的情況，此時需依賴上級電網充分挖掘調節能力，實施上級電網與下級電網的自動協助調整，通過全網調節使末端電網調壓能力得到有力的補充與提升，由此進一步挖掘電網運行控制的潛力，實現變電站（主變、主變低壓側無功補償裝置）、線路（線路無功補償裝置、線路調壓器）和配變（配變、配變低壓側無功補償裝置）三級直接的協調控制，以達到最優控制[4]。

3、“低電壓”治理流程

根據之前對配網低電壓的原因分析和治理措施，結合現有的配變智能終端、用電采集系統等提供的遙測信息，分別對臺區低壓側和10kV側梳理低電壓治理流程。臺區側低電壓治理流程如圖2；10kV側低電壓治理流程如圖3；低電壓治理總流程如圖4。

4、總結

“低電壓”治理是一項需要長期努力的工作，一方面充分利用各種新技術、新手段，排查、整理低電壓狀況，通過對配變在線監測等系統的應用，按10kV線路、配變負載率、變壓器低壓側電壓值、三相不平衡率等條件對線路、配變進行篩選，針對不同情況開展整改工作；建立負載率75%以上配變臺帳負面清單，合理安排整改計劃，按時通報迎峰度夏工程及低電壓改造工程建設進度。另一方面大力推進配網改造，通過增加電網投資，合理規劃，建設堅強的配網電力網絡，完成低電壓臺區和老舊設備的改造工作，更好的為用戶提供電能質量符合要求且穩定的電力資源。

參考文獻

[1]王濤，李艷龍，梁鵬.劉春亮.低電壓綜合治理及優化方法研究[J].安徽農業科學，2013，41（16）：7358-7360.

[2]陳珩.電力系統穩態分析[M].北京：中國電力出版社，2007.

[3]陳文彬.電力系統無功優化與電壓調整[M].北京：中國電力出版社，2003.

[4]路寧.配電網電壓無功三級聯調控制研究[D].西安科技大學，2010.

作者簡介

金超（1990-），男，漢族，浙江金華，本科學歷，助理工程師，畢業于福州大學，就職于國網金華供電公司，從事配網運維檢修工作。

陸爭榮（1969-），男，漢族，浙江金華，本科學歷，助理工程師，畢業于上海電力學院，就職于國網金華供電公司，從事配網運維檢修工作。

陳志華（1987-），男，漢族，浙江金華，碩士學歷，工程師，畢業于上海電力學院，就職于國網金華供電公司，從事配網運維檢修工作。

杜建明（1972-），男，漢族，浙江東陽，本科學歷，助理工程師，畢業于浙江大學，就職于國網金華供電公司，從事配網運維檢修工作。

周舒婷（1990-），女，漢族，浙江諸暨，本科學歷，助理工程師，畢業于三峽大學，就職于國網金華供電公司，從事配網運維檢修工作。