配電網(wǎng)居民客戶端低電壓治理方案探討

通過分析主變壓器10kV母線到居民客戶端簡化電氣結(jié)構(gòu)模型，得出居民客戶端電壓影響因素，根據(jù)實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)總結(jié)居民客戶端低電壓的原因。針對(duì)原因提出相應(yīng)的解決措施，并根據(jù)供電公司內(nèi)部分工及措施實(shí)現(xiàn)難易程度，編制居民客戶端低電壓處理措施選擇流程圖。0引言隨著居民生活水平的提高，居民用電量不斷攀升，配電線路及配電變壓器負(fù)載加重，容易引起客戶端低電壓問題，嚴(yán)重影響居民正常用電。為改善低電壓問題，提升供電公司優(yōu)質(zhì)服務(wù)水平，本文分析了低電壓產(chǎn)生的原因及相應(yīng)解決措施，并結(jié)合供電公司內(nèi)部分工和措施難易程度編制措施選擇流程圖。1居民客戶端電壓影響因素分析主變壓器10kV母線到居民客戶端簡化電氣結(jié)構(gòu)模型如圖1所示。

圖1簡化電氣結(jié)構(gòu)模型假定配電變壓器低壓三相負(fù)荷平衡，可得各節(jié)點(diǎn)電壓表達(dá)式。配電變壓器高壓側(cè)電壓為：式中，U

10為10kV線路首端電壓；P

10和Q

10分別為10kV線路的有功功率和無功功率；R

10和X

10分別為10kV線路的等效電阻和等效電抗。配電變壓器低壓側(cè)電壓為：式中：P

T和Q

T分別為配電變壓器的有功功率和無功功率；R

T和X

T分別為配電變壓器等效電阻和電抗；為配電變壓器變比。居民客戶端電壓：式中：P0.38和Q

0.38分別為380V線路的有功功率和無功功率；R

0.38和X

0.38分別為380V線路等效阻抗和電抗。綜合式（1）、（2）、（3），可得居民客戶端電壓為：由式（4）知，影響居民客戶端電壓主要因素有10kV母線電壓、10kV線路阻抗（線徑、供電半徑）、10kV線路負(fù)載情況、配電變壓器阻抗、配電變壓器負(fù)載情況，低壓線路阻抗（線徑、供電半徑）、低壓線路負(fù)載情況、配電變壓器變比（分接頭）。實(shí)際運(yùn)行中，配電變壓器三相負(fù)荷往往不平衡，存在零序電流，導(dǎo)致居民客戶端電壓三相不平衡，故配電變壓器三相不平衡度也是居民客戶端電壓影響因素。2低電壓產(chǎn)生原因分析結(jié)合式（1）～式（4）和實(shí)際情況，分析低電壓產(chǎn)生的原因如下：1）10kV母線電壓不合格。作為配電網(wǎng)電源點(diǎn)，10kV母線電壓不穩(wěn)定或者負(fù)荷高峰期低位運(yùn)行會(huì)影響其供電的所有配電線路，壓縮下游配電線路電壓調(diào)節(jié)空間，波及面較大。2）重過負(fù)荷運(yùn)行。由式（1）～式（3）知，中低壓線路和配電變壓器的電壓降與負(fù)載成正比，重過負(fù)荷運(yùn)行時(shí)線路和配電變壓器壓降容易超過規(guī)定值。若中壓線路重過負(fù)荷運(yùn)行，其末端配電變壓器高壓側(cè)電壓偏低，該處配電變壓器供電客戶容易出現(xiàn)低電壓；若配電變壓器重過負(fù)荷運(yùn)行，則該配電變壓器范圍內(nèi)容易出現(xiàn)低電壓。3）線路供電半徑長、線徑細(xì)。供電半徑長、線徑細(xì)，線路阻抗越大，由式（1）、式（3）知，中低壓線路的電壓降與線路阻抗成正比，若線路規(guī)劃設(shè)計(jì)不合理，線路末端容易出現(xiàn)低電壓問題。4）無功補(bǔ)償設(shè)置不合理。由式（1）～式（3）知，中低壓線路、配電變壓器電壓降均與輸送無功功率有關(guān)，若配電網(wǎng)中無功補(bǔ)償設(shè)置不合理或運(yùn)行管理不到位，線路上輸送無功功率較大，甚至出現(xiàn)無功功率穿越時(shí)，居民客戶端可能會(huì)出現(xiàn)低電壓。5）配電變壓器分接頭位置不合適。由式（2）、式（4）知，配電變壓器分接頭位置會(huì)影響配電變壓器低壓側(cè)電壓，分接頭位置不合適，低壓側(cè)電壓可能會(huì)偏低，作為低壓居民的電源點(diǎn)，其供電的居民客戶端會(huì)出現(xiàn)低電壓。6）低壓三相負(fù)載不平衡。之前所述均假設(shè)低壓三相負(fù)荷平衡，若配電變壓器三相總負(fù)荷不大，但低壓三相負(fù)荷不平衡，某相負(fù)荷重、電流大，則該相供電的客戶同樣會(huì)出現(xiàn)低電壓問題。3低電壓治理措施根據(jù)上述所分析的低電壓產(chǎn)生的原因，并結(jié)合實(shí)際居民客戶端電壓合格率管理經(jīng)驗(yàn)，提出相應(yīng)治理措施：1）完善并加強(qiáng)電壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。加強(qiáng)用電信息采集系統(tǒng)應(yīng)用，強(qiáng)化負(fù)荷高峰中低壓線路末端的電壓采集分析。若出現(xiàn)低電壓問題，首先排查監(jiān)測(cè)點(diǎn)表計(jì)原因，保證用電信息采集系統(tǒng)實(shí)時(shí)準(zhǔn)確，為選擇處理措施創(chuàng)造條件提供依據(jù)。2）改善主變壓器10kV母線電壓。10kV母線電壓調(diào)節(jié)手段主要有調(diào)節(jié)主變壓器分接頭，自動(dòng)電壓控制（AVC）或電壓無功控制（VQC）無功補(bǔ)償［4-5］。根據(jù)負(fù)荷曲線變化規(guī)律，優(yōu)化無功控制策略，為配電網(wǎng)運(yùn)行提供堅(jiān)強(qiáng)穩(wěn)定的平臺(tái)。3）調(diào)整網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。中低壓配電線路重過負(fù)荷運(yùn)行或供電半徑過長時(shí)，可尋求鄰近電源點(diǎn)，調(diào)整網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。中壓線路過負(fù)荷運(yùn)行或供電半徑過長時(shí)，尋求周邊鄰近變電站或鄰近輕負(fù)荷短線路，對(duì)原線路末端部分進(jìn)行分割。低壓線路過負(fù)荷運(yùn)行或供電半徑過長可尋求鄰近合適配電變壓器，將部分負(fù)荷轉(zhuǎn)供到該配電變壓器。4）增加變電站布點(diǎn)。針對(duì)措施3），若中壓線路重過負(fù)荷運(yùn)行或供電半徑過長導(dǎo)致低電壓問題，周圍又無鄰近變電站，從規(guī)劃角度，可增加變電站布點(diǎn)，對(duì)原線路進(jìn)行分割。5）新分臺(tái)區(qū)。針對(duì)措施3），若低壓線路過負(fù)荷運(yùn)行或供電半徑過長導(dǎo)致低電壓問題，周圍又無鄰近配電變壓器，可新分臺(tái)區(qū)。根據(jù)綜合經(jīng)濟(jì)技術(shù)特性，新臺(tái)區(qū)要按照“小容量、密布點(diǎn)、短半徑”布置［6］，同時(shí)新臺(tái)區(qū)盡量設(shè)置在負(fù)荷中心，低壓線路拓?fù)洳捎幂椛涫健?）線路改造。對(duì)于卡脖子的中低壓線路進(jìn)行改造，對(duì)供電負(fù)荷進(jìn)行分析和預(yù)測(cè)，按照《配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)技術(shù)導(dǎo)則》選擇合適的導(dǎo)線，更換細(xì)線徑線路。7）優(yōu)化無功配置。配電網(wǎng)中無功補(bǔ)償形式主要有中壓線路桿上補(bǔ)償、配電變壓器低壓側(cè)集中補(bǔ)償、低壓線路桿上補(bǔ)償、用戶分散補(bǔ)償，根據(jù)低電壓處線路現(xiàn)有無功配置情況，按照分層分區(qū)、就地補(bǔ)償?shù)脑瓌t，合理配置無功補(bǔ)償容量和位置，盡量減少配電線路上無功流動(dòng)。選取先進(jìn)的無功補(bǔ)償裝置，如靜止無功發(fā)生器SVG、STATCOM等裝置，實(shí)現(xiàn)無功補(bǔ)償連續(xù)自動(dòng)調(diào)節(jié)。8）調(diào)節(jié)配電變壓器分接頭。根據(jù)負(fù)荷的季節(jié)性變化，對(duì)配電變壓器分接頭進(jìn)行調(diào)整。將三擋位配電變壓器更換為五擋位配電變壓器，優(yōu)化電壓調(diào)節(jié)連續(xù)性。若條件允許，將無載調(diào)壓配電變壓器更換為有載調(diào)壓配電變壓器，提高調(diào)壓的靈活性，同時(shí)提高供電可靠性。9）適當(dāng)配置調(diào)壓器。因配電線路阻抗比相對(duì)輸電網(wǎng)阻抗比大，阻性壓降的占比相應(yīng)增大，在配電變壓器分接頭調(diào)節(jié)空間受限的情況下，可適當(dāng)配置調(diào)壓器，增加調(diào)壓器后端線路電壓變比的調(diào)節(jié)范圍。10）調(diào)整三相負(fù)荷。分析配電網(wǎng)監(jiān)控平臺(tái)采集的數(shù)據(jù)，對(duì)不平衡度高、負(fù)載重的配電變壓器進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)控，因?yàn)楸O(jiān)測(cè)系統(tǒng)中判斷重過負(fù)載的標(biāo)準(zhǔn)是相電流最大值，故需通過歷史數(shù)據(jù)和后續(xù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)判定配電變壓器是否為三相不平衡，若確為三相不平衡，對(duì)配電變壓器三相負(fù)荷進(jìn)行調(diào)整，保證不平衡度符合要求。11）靈活運(yùn)用仿真計(jì)算技術(shù)手段。結(jié)合監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)，建立低電壓處配電網(wǎng)系統(tǒng)仿真模型，對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行仿真計(jì)算分析，得到各種運(yùn)行方式下的電壓情況，并對(duì)低電壓的情況選擇合理經(jīng)濟(jì)簡單的解決措施；同時(shí)為上述各種解決措施提供盡可能準(zhǔn)確的量值，如無功補(bǔ)償位置、補(bǔ)償容量、配電變壓器分接頭擋位、改造導(dǎo)線線徑等。12）重視配電網(wǎng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)。根據(jù)現(xiàn)有負(fù)荷密度、電源點(diǎn)分布及負(fù)荷預(yù)測(cè)合理規(guī)劃配電網(wǎng)，對(duì)配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)項(xiàng)目進(jìn)行全面可行性研究和測(cè)算分析，保證重過負(fù)載時(shí)也不出現(xiàn)低電壓問題。綜合上述措施實(shí)現(xiàn)的難易程度，結(jié)合供電公司內(nèi)部分工，采用倒查法，由下游到上游、由低壓到中壓、由點(diǎn)到面，逐級(jí)排查選取合適的解決措施，具體流程如圖2所示。圖2低電壓解決措施選擇流程圖該流程圖涵蓋了居民客戶端低電壓問題的各種原因和治理措施，以該流程圖為主線，結(jié)合實(shí)際監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)構(gòu)建仿真計(jì)算模型，選定單一解決措施或制定綜合治理方案，利用仿真計(jì)算模型進(jìn)行驗(yàn)證并確定方案中相關(guān)量值，從而準(zhǔn)確制定現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施方案。較之前根據(jù)經(jīng)驗(yàn)電壓調(diào)整方法，本文中所述方案更具針對(duì)性、準(zhǔn)確性，可有效避免重復(fù)停電（如配電變壓器分接頭調(diào)整不到