梁 芬
(国网湖南省电力公司保靖县供电分公司,湖南 保靖 416500)
电力系统运行的电压质量及电压调整措施分析
梁 芬
(国网湖南省电力公司保靖县供电分公司,湖南 保靖 416500)
电力工业作为国民经济发展的支柱产业,无论是对人们的日常生活还是各行各业的工作生产都是息息相关的。确保电力系统的稳定运行,保证电压质量和用电质能达到安全标准,从而让供电网络和相关的其他设备能够高质高量地完成运行任务,保障人民生产生活用电足量、稳定,就是为国民生产生活安全、稳定发展提供强有力的硬件设备后盾。
电力系统;电压质量;电压调整措施;电力工业;用电质能;供电网络
高质量的电能对保证生产安全和生活稳定有着至关重要的影响。电压质量对电能质量起着决定性作用,不稳定的电压对机器设备的耗损更大、容易造成机器损伤,对设备寿命、产品质量都会带来不利影响。低质量的电压甚至可能会造成电路短路,引发重大事故,给生产安全带来巨大的风险。因此,电力行业的工作人员,尤其是调度所的职工需要做好调整电压质量的工作,以保证电能质量达标、电网和电力系统稳定、经济、高质高效运行。
高质量的电压能保证电气设备的安全稳定运行。对于用电设备而言,额定电压是设备最理想的工作电压,也是最能保证电力系统运行质量的电压。用电设备的额定电压等于系统的标称电压。对于用户来说,如果设备的电压太高,超过了设备的额定电压,设备运行的功率过大,对机器的硬件消耗大,会缩短设备的运行寿命,并且会提高机器出现故障的可能性,对用电安全保障有极大的潜在威胁;如果设备的运行电压过低,则存在电压不稳、电网运行效率低的情况,可能造成机器运行异常、设备失灵等状况,同样可能引发用电事故。
随着现代电子设备的广泛运用和发展,对电力系统运行的电压质量要求越来越高、要求设备运行电压达到额定电压的程度越来越精确。在电力运行系统内,电源供给负载的电功率有两种:一种是有功功率;另一种是无功功率,通常情况下,用电设备通过电源取得的是无功功率。如果电网中的无功功率供不应求,用电设备就无法建立正常的电场,电网电压大幅下降,用电设备运转不灵,甚至可能造成电网崩溃。
由此可见,保证电压质量,确保运行电压达到额定电压,就是保证电气设备安全稳定的运行,就是保证生产生命财产安全。
电力系统运行时,电网中的无功功率和耗损通常是平衡的。电压变化对无功负荷的影响远大于对有功负荷的影响。
图1
如图1所示,曲线1、3是系统无功电压曲线;曲线2、4是负荷的无功电压曲线。Ue与Ua分别为高电压和低电压下的无功平衡点。当交点在Ua低压平衡点上时,由于负荷电压增加,系统的无功电压只能被迫下降,如果此时电源容量不足,将会对电网和电力系统的运行造成损伤。因此如果要让系统保持较高的电压水平,达到Ue的点,就要降低负荷电压或是加附加设备进行无功补偿,使电力系统获得足够的电源容量。
以某地区配电网为例,如表1所示:
表1
根据城市供电系统的规定,供电电压在35kV以上的特殊用户(多为企业和生产供电),允许电压变动控制在增减5%上下;供电10kV以下的低压电用户,允许电压变动控制在加减7%左右;低压照明用户,可以往上增加5%的浮动,减少10%的浮动。
由表1可知,该地区电力系统运行下,不同条件的用户电压合格率大部分可以保证在95%以上,但农村用户偏低。这一结果是比较符合我国大部分地区的用电规律的。
A类电压监测点主要指电力系统中监视、控制和调整电压的母线;B类指的是35kV以上用户;C类指的是10kV以下用户;D类则指的是低压照明用户。计算电压波动的幅度,通常采用实际运行电压减去额定电压的计算方法,根据实际电压波动幅度,对照允许的电压变动范围,就能计算出电压合格率。以A为例,A=[1-∑n电压监测点电压超出偏差时间(分)/∑n电压监测点运行时间(分)]×100%;其中n指的是监测点的个数。
增权模式主要包括“个体主动模式”与“外力推动模式”(范斌,2004);个体主动模式强调个人在增权过程中的决定作用,其假设前提是权力存在于案主之中(张时飞,2001),外力推动模式则强调外部力量在激活弱势群体方面的推动作用(范斌,2004)。这个理论既相信权力存在于服务使用者本身,也深知外部力量在促进服务使用者具备权能过程中的重要性。
表格1公式中,N指的是B、C、D类别数。从计算电压合格率的公式可知,决定电压合格率的主要因素为母线电压的质量以及BCD三类用户供电电压质量之和。因此,在允许的范围内,保证电力系统运行方面电压质量能够达标,可以先考虑通过调整母线的电压中枢点来达到目标。目前能采用调整中枢点电压达到调压目的的方法有三种:
3.1 逆调压法
逆调压法指的是在电网负荷达到最大时,调整中枢点,使实际电压高于额定电压;当负荷减少时,则要求中枢点的电压与额定电压相等。这种方式适用于负荷变化大、线路较长的情况。
3.2 恒调压法
恒调压法是将中枢点的电压调整到稳定数值,一般来说,会较额定电压高出5%左右,数值在调整后浮动范围不大,因而叫做恒调压法。这种方式适用于电网负荷不会过大,电压变化也不大的情况,因而并不适用于大型机器设备生产的环境。
3.3 顺调压法
通过表格可以知道,母线电压合格率直接决定了综合合格率的数值,如果母线电压变动较大,电网负荷很可能会过载或是出现电压超额的情况。这个时候就需要从其他方面来调整改变电压质量。
为了降低电压中枢母线的消耗,保证中枢点电压维持在稳定范围,还可以通过以下三种方式调压:
4.1 通过改变变压器的变压比率来调整电压
分为不带负荷式调压和带负荷运行时调压两种情况。不带负荷式调压需要在停电条件下操作。在变压器断电、设备停电后,对变压器分接头进行改造,在变压器原本就能调整电压的情况下,实现再次调压。相当于对实际输出的电压做了两次调整,通过多次改变变压器的变比的手段,分次数调整电压。这种方式需要暂时性将电力系统断电操作,在调整变压器时,该电网覆盖区域等同于无法使用电能,因此适用于较为偏远地区,用电率较低的农村和山区;而在使用电能概率较高的城区范围,目前则较为广泛地采用了有载式调压法,即在电网带负荷运行时进行变压器分接头的调整,这种方法相对来说风险较大,但避免了设备断电,并且可以进行较大范围的多级调压,因此适用于城市用户。
4.2 通过改变线路参数的方式来调整电压
通常包括以下三种做法:(1)用串联式电容器并联保护回路,补偿线路参数。当电压负荷功率偏低,电压实际输送功率较大时,需要用串联电容器进行调压,以降低电力系统运行负荷的波动,从而达到调整电压的目的,但这种串联式电容器在电路短路时容易引起过电事故,因此需要并联一个保护回路,使电路产生异常,发生短路故障时,电容器会自动产生过电保护,及时阻止危险和损失扩大;(2)在低压电网建设时,采用并联补偿和串联补偿消耗过大,从经济层面考虑并不合理,因此可以考虑从电路导线的方向出发,选择适当截面大小的导线,以保证通过导线的电流能满额运行;(3)采用串联电感线圈,吸收过剩的无功功率,以增加电压的消耗,通过此消彼长的方式来保证电压质量。
4.3 通过改变电网的消耗情况来进行调压
主要是指改变无功功率的分布。通过靠近用户端的电线改装,设置无功补偿设备(例如静止补偿器等)来调整电网的无功功率分布情况,从而达到调整电网消耗情况、改变电压的目的。
主要的办法有:安装同期调相机,根据电压负荷的情况,直接调整中枢母线的电压,这种方法耗资较大,运行和维护也比较麻烦;可以在变电站的母线上安装静电电容器,但是这种方式只能在电压过载时提供无功功率相抵消,在电压过低时不适用;国内外目前比较常用的加装无功补偿设备是静止补偿器,通过并联安装静止补偿器,实现电容器和静止补偿器的交替工作,当电压过载时,电容器发出无功功率调整电压,当电压偏低时,静止补偿器吸收多余无功,提高电压。
综上所述,电力系统运行时,电压质量能直接影响到电网的安全和稳定。电能是我国经济发展的必备后盾,也是人民安居乐业、社会长治久安的必备能源。要保证电力系统的正常运行、保证电能正常供给,就必须采取安全、稳定、经济、科学的措施来保证电压质量、降低电网损耗。同时还要重视对电业部门的人才培养,提高工作人员对电压质量的管理改造水平,优化电业工作的操作,以提高供电设备的技术性、智能性,从而进一步提高电压合格率,保证电压质量和电网的经济、安全性。
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(责任编辑:黄银芳)
TM714
1009-2374(2017)12-0042-02
10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.12.022
梁芬(1975-),女(苗族),湖南保靖人,国网湖南省电力公司保靖县供电分公司助理工程师,研究方向:电力调度运行以及行政管理。
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