调整电网电压的几项措施

赵希才1,刘月朋2 河北省 1阜城县电力局;2武邑县电力局


　　[摘 要]调整电网电压的几项措施
　　[关键词] 电网电压

　　电压是电能的一个重要指标，是衡量电能质量的标准之一。电网电压过高会造成电气设备绝缘损坏，而且变压器、电动机等的铁芯损耗增大，温升增加，缩短寿命。电压过低会使用电设备出力下降，效率降低，致使不能正常工作或者产品质量不合格；严重时导致电动机启动时间大为增长，因温度过高而烧毁电器。所以如何保证电网合格的电压是电网设计及运行工作的一项重要内容。
　　在系统电压正常的情况下，若实现本供电区域的电网电压合格，电网的结构和布局是首要因素。必须满足：（1）变电站靠近负荷中心；（2）各电压等级的供电半径不应过大；（3）供电线路导线截面应满足负荷要求规定。经过近几年的农网建设与改造工程，农村电网得到了很大的改进，以上几个条件都能满足。下面主要论述一下在现有电网结构下，电网运行人员调整电压的几种措施。

一、改变变压器的变比进行调压
　　110KV及以上等级的变压器一般都是三绕组，35KV以下的变压器都是双绕组。三绕组变压器的高中压绕组和双绕组变压器的高压绕组都有若干分接头可供选择。现在主变压器多采用有载调压的变压器，其特点是可以在有负载的情况下更改分接头，而且分接头和调压范围都比无载变压器增多和增加了。例如对于SFSZ9-31500/110型有载调压变压器，其高压绕组有17个分接头，调压范围是 ±10%。中压侧有5个分接头，调压范围是 ±5%（中压不可有载调整）。既然变压器的分接头可以选择，也就是说变压器的变比可以选择，那么我们可以利用选择适当分接头的方法进行调压。下面举例说明选择方法：
　　假设变电站H最大负荷时高压母线电压为UHmax ，变压器的电压损耗为 ΔU hmax ，归算到高压侧的低压母线电压为U hmax ，低压母线要求的实际电压为Uˊhmax ，则选择的分接头为
Uˊhmax=U hmax/Khmax
=（UHma x -ΔU hmax）/ Khmax
=（UHmax -ΔU hmax）/UNH/UHmax
可得为： UHmax=（UHmax -ΔU hmax）/UNH/ Uˊhmax------------------------(1)
式中 Khmax ——变压器最大负荷时应选择的变比；
UNH ——变压器低压绕组的额定电压；
UHmax ——变压器最大负荷时应选择的高压绕组分接头电压。
同样，该变压器最小负荷时应选择的高压绕组分接头电压为
UHmin=（UHmin -ΔU hmin）/UNH/ Uˊhmin--------------------------------------(2)

二、投切无功补偿装置进行调压
线路的电压损耗可以表示为:
△U=(PR+QX)/UN--------------------------------------------------------------(3)

　　有功负荷只能由发电机提供，而无功负荷除了由发电机提供外，还可以由一些无功补偿装置提供。由式（3）可见无功功率越小，电压损耗也就越低。这种调压方式的原则就是尽量使系统无功功率就地平衡。电网中常用的并联补偿设备包括电容器、调相机和静止补偿器。它们虽然补偿原理不同，但作用却都是在大负荷时发出感性无功功率，补偿用电设备对感性无功功率的需求，减少由于输送这些感性无功功率而在线路上产生电压降落，提高电压质量。
补偿容量可以由下式确定
Qc=Ujc(Ujc-Uj)/Xij
其中 Qc ——需设置的无功功率补偿设备容量；
Uj——设置补偿设备前归算到高压侧的变电站低压母线电压；
Ujc——变电站低压侧要求保持的电压；
Xij——归算到高压侧的两母线之间总电抗。
　　1、调相机的调节方式是借改变其励磁电流以改变供应或吸收的感性无功功率。端电压为定值时，无功功率与励磁电流之间基本是线性关系。调相机调节无功功率的效果最好，因为它既能发出感性无功又能吸收感性无功，所以既能提高电压又能降低电压。但是调相机的投资大、运行维护复杂。
　　2、电容器是一种容性负荷，由于它只吸收容性无功功率，即只发出感性无功功率，所以投入电容器只能提高电压。选用电容器时，变压器的分接头应按最小负荷时电容器全部退出运行的条件考虑，再按最大负荷时的调压要求确定应设置的电容器容量。有关规程规定，变电站设置电容器的容量应不小于主变容量的20~30%，具体数值还要参考本供电区域的负荷性质。
　　电容器在使用中要采用集中补偿和分散补偿相结合的原则。集中补偿是将电容器集中装在变电站低压侧的母线上。这种补偿方式的优点是：可以减少主变压器及其高压侧输电线路的无功负荷，弥补低压线路分散安装电容器容量的不足；便于运行维护管理。分散补偿是指在6~10KV农村配电线路上分散安装电容器。这种安装方式可以有效补偿配电线路和配电变压器的无功损耗，提高电压水平。安装地点应根据负荷分布情况选择，主干　　　　线的前中段不宜安装。最好安装在分支线的1/3到2/3之间。
　　为了使无功功率尽量就地平衡，我们可以在一些功率因数较低的用户安装电容器，进行所谓的“动态补偿”。电容器的投切是随着电动机的启动和停运同步进行的，这样实际改变了用户的负荷性质，效果很好。
　　3、静止补偿器的主要作用是限制电压波动。可控硅控制的电抗型调节方式是借改变可控硅的触发角度来改变电抗器的无功功率。
三、运行中需要注意的几个问题
　　1、由于配电变压器大都是无载调压型的，所以线路运行人员需要经常监视用户的电压水平，在负荷大幅度变化时及时调整变压器的分接头，使供电电压保持在正常范围内。
　　2、电网电压和系统无功功率存在着密切的联系。论述调压措施都是在系统无功功率平衡的前提下进行的，（讨论无功功率平衡也是在电压水平正常的情况下进行的）。实际运行中电压调整和无功功率管理二者要兼顾。即电网电压合格的同时无功功率也要尽量平衡。变电站值班员或者调度员在投切电容器和调整主变分接头时一般应按照这样的原则进行：电网电压偏低时，先投运电容器，再调整主变分接头；电网电压偏高时，先调整主变分接头，再停运电容器。而且降压变压器不得向电源侧倒送无功功率。
　　3、一些冲击性或间歇性负荷对于电网的电压波动影响很大。为了减少这类负荷对其他用户的干扰，可以采用如下措施：以专用母线或专用线路对这类用户单独供电；在发生电压波动的地点和电源之间设置串联电容器；在这类负荷线路上设置静止补偿器。