电力系统提高电压质量的策略研究

摘要：电压质量可以有效衡量电能质量，其对于确保用户安全用电，产品设备安全以及使用年限有着一定的作用，基于此，本文分析了如何提升电力系统提高电压质量的相关措施。

关键词：电力系统；电压质量；策略

中图分类号：F407文献标识码： A

引言

随着科学技术的发展，精密仪器，计算机的广泛应用，自动化智能化的生产流程等对电能质量的要求越来越高。怎样保证供给用户的电压与额定电压值的偏差不超过国家规定的数值，已经成为一项十分重要的任务。

1、供电系统电压指标

1.1、电压质量

21世纪进入到信息时代，科学、经济、技术等快速发展，使人们的生活水平日益提高。由于人们的工作、学习和生活都离不开电，所以人们的用电范围越来越大，用电量也日益增多。毋庸置疑，供电系统若仍停留在只能保证供电不中断的阶段，已无法满足人们的学习、工作以及生活，电压质量是否合格、是否优质是广大用户最关心的问题。电压质量是电力系统在运行质量的考核中重要的内容之一，也是衡量供电企业对用户提供电能质量至关重要的指标。为了满足电力用户的要求，供电部门必须努力完成指标，为用户提供安全、可靠、优质的供电电压。本文通过反复不断的数据计算和分析研究实际的运行效果，总结以下几点：任何供电系统，供电电压、供电容量、输送距离三者之间都有一定的关系，即大小合理的容量、远近适合的输送距离和最佳的供电电能可以有效地减少输送过程中导线截面和供电耗能。所以，供电电压的选择，一定程度上取决于供电容量和输送距离。表1给出一些具体的数值关系以供参考。为确保电力用户用电的稳定性和受电端电压变动幅度，供电系统需以额定电压向电力用户供电。电压变动幅度的计算公式：U%=（UL-Un）/Un×100，U%代表电压变动率，UL代表用电用户受电端的实测电压，Un代表供电系统额定的供电电压。低压照明用户的受电端电压的变动幅度不要超过+7%Un和-10%Un，而10kV及以下的低压用户和高压用户是±7%Un。

1.2、电压偏差

电力系统电压偏差过大，很可能引起系统电压“崩溃”，而导致停电，对人们的生产和生活带来很大的破坏。把电压偏差控制在一定的范围内，就会避免许多破坏，这个范围称为电压偏差允许值。主要包括两方面，分别是供电电压偏差允许值和用电设备电压偏差允许值。我们日常生产生活中使用的各种设备都是按照其额定电压生产制造的，所以当用电设备电压值偏离额定电压值时，设备的性能会受到很大影响，不能达到最佳的功效，使用寿命也随之变短，甚至会影响企业产品数量和质量。从节能和提高设备使用效能角度考虑，尽量保持在额定电压下工作。在实际生产中，有些设备在偏离额定电压很小数值时，仍可以良好的技术和工作状态进行生产。、

2、控制电压质量的意义

各种用电设备只有在额定电压下运行才能取得最佳的工作效果。当电压偏离额定值较大时，不仅影响正常生产，还会损坏设备，甚至引起电力系统电压崩溃，造成大面积停电。下面从几个方面进行简述。电力系统电压降低时，异步电动机的转差率将增大，由于机械转矩与转速的高次方成正比，转差增大时转速下降，其输出功率将迅速减少。而电厂电动机输出功率的减少又反过来影响锅炉、汽轮机的工作，最终影响发电厂所发出的功率。更为严重的是，电压降低后，电动机的启动过程将大为延迟，可能在启动过程中因温度过高而烧毁。而当电压偏高运行时，将加速电器设备的绝缘老化，影响电动机的使用寿命。电炉等电热设备的发热量与电压平方成正比，电压降低使热效率降低。对白炽灯，电压降低，会使发光效率和光通量大幅下降，影响视线；端电压高于额定电压5％，则寿命会减少一半。

3、提升电力系统电压质量的措施

3.1、正确合理的设计工厂供电系统，改善运行方式，合理供电。如合理的选择供电半径，减少线路迂回、功率倒送，配变尽量设在接近负荷中心的位置。此外，对负荷变化剧烈的电气设备以专线单独供电。

3.2、因为电网电压损失与输电线路的阻抗有很大关系，合理选择导线截面，以减少电压损失，将输电线的电压损失控制在允许的范围之内。采用有载调压变压器调压。通过变压器有载分接开关与之相配套控制器，在不停电带负荷下调整输出电压。但由于变压器本身不是无功功率电源，这种控制变压器变比式的调压是以系统无功功率电源充足为前提的。

3.3、根据变压器实际情况选择开关。变压器二次电压偏低或者偏高，必是一次电压选择不当引起。根据变压器距离电源远近，选择合适的额定电压。若较近，则选择高些额定电压位置，如10.5kV；若较远，则选择接近额定电压位置，如10kV。变压器多数是通过分接开关来控制调整电压分接头，确保二次电压相对于额定电压数值变化在±5%范围内变动，来补偿电压损失。实际分接头位置的选择，要仔细核算，选择最佳位置，避免电压过高或过低对设备的损害，并起到控制电压质量的作用。

3.4、合理减少供电系统和配电系统的阻抗。电流和阻抗相乘得到阻抗电压降。线路越短，横截面积越大，电阻越小，供配电系统的阻抗也就越小。阻抗减小，不仅使基本功率损耗减少、基本电能损耗降低，还可以避免由负荷波动引起的线损，保持电压水平稳定。

3.5、更换低压配电线路的导线更换低压配电线路的导线是相对较为简易的一种优化措施，但需要注意以下2点：

3.5.1、要考虑好导线截面的配合问题，距离电源点近的支线线路的导线截面要大于距离电源点远的支线线路的导线截面。

3.5.2、要综合考虑更换导线的经济性，若投资过大，则应采取性价比更高的优化措施。

3.6、设置滤波装置抑制谐波

无源滤波装置，它是由电力电容器、电抗器和电阻器联接成交流滤波器，多个滤波器组合称为无源滤波装置。在电路中它和谐波源并联，除作滤波外，还能对基波进行无功补偿。但该装置的体积和质量都很大，调整的准确度要求很高。

有源滤波装置，近年来采用电力晶体管(GTR)和可关断晶闸管(GTO)及脉宽调制(PWM)技术等构成有源滤器，对负载电流作实时补偿；另一种是在负载本身的整流器和滤波电容之间增加一个功率变换电路，它能将整流器的输入电流校正成与电网电压同相位的正弦波，消除谐波和无功电流，还能有效提高电网功率因数，从而保证了电压质量。

3.7、做好三相负荷平衡工作

为了做好三相负荷平衡工作，要以最基本的电力用户为基础，根据用户的实际用电情况来接入低压配电网，尽量做到就地平衡，确保三相负荷在大部分时间内都能保持一致。

3.8、通过改变输电线线型提高电压质量

改变变压器的型号通常即为淘汰落后变压器，将其更换成新型变压器。这常属于规划层面的问题，需要的投资较大，改造的工作量也较大。而更换输电线路的线径相对来说容易一些，可以作为本项目的一种改善电压质量的措施。 适用于配电网不同电压等级的输电线路型号毕竟有限，故亦可采用穷举法选择对改善电压质量最优的线路型号，但应注意一些约束条件，主要有如下两点：首先，距离电源近的支路节段线径不能比距离电源远的支路节段线径小； 其次，在考虑电压质量改善的同时亦应计及措施实施的经济性。

3.9、通过优化台区配置提高电压质量

优化台区配置，亦即选择使负荷点电压质量最优的电源点电气距离。在电网中，网架结构也是树状拓扑，只有唯一的电源点，通常为配电房，显然距离电源点越远，则该点电压幅值越低。若无论采用前述何种措施均无法使电网中所有节点的电压偏移量符合要求，则必须采用优化台区配置的措施来改善电压质量。

4、结语

电压质量的好坏直接关系着用户的产品质量、产量、用电设备的寿命等。电力系统中各种用电设备只有在电压为额定值时才有最好的技术和经济指标。在实际应用中，要根据不同的电压控制措施的优缺点，结合实际，选用不同的调压方式，或综合采用多种调压措施，以达到最好的调压效果，更好地满足现代化生产对电压质量的要求。

参考文献

[1]张宁.电力系统提高电压质量的策略研究[J].农机使用与维修,2014,02:82-83.

[2]高晓芝.微网控制策略与电能质量改善研究[D].天津大学,2012.

[3]周海亮.统一电能质量调节器检测与补偿控制策略研究[D].天津大学,2012.

[4]刘佳.电力系统中若干优化问题的研究[D].东北大学,2009.