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)實際運行經(jīng)驗總結(jié)居民客戶端低電壓的原因。針對原因提出相應的解決措施，并根據(jù)供電公司內(nèi)部分工及措施實現(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載加重，容易引起客戶端低電壓問題，嚴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)服務水平，本文分析了低電壓產(chǎn)生的原因及相應解決措施，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荷平衡，可得各節(jié)點電壓表達式。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線路負載情況、配電變壓器阻抗、配電變壓器負載情況，低壓線路阻抗（線徑、供電半徑）、低壓線路負載情況、配電變壓器變比（分接頭）。實際運行中，配電變壓器三相負荷往往不平衡，存在零序電流，導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，10kV母線電壓不穩(wěn)定或者負荷高峰期低位運行會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）重過負荷運行。由式（1）～式（3）知，中低壓線路和配電變壓器的電壓降與負載成正比，重過負荷運行時線路和配電變壓器壓降容易超過規(guī)定值。若中壓線路重過負荷運行，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荷運行，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。供電半徑長、線徑細，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)劃設計不合理，線路末端容易出現(xiàn)低電壓問題。4）無功補償設置不合理。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，若配電網(wǎng)中無功補償設置不合理或運行管理不到位，線路上輸送無功功率較大，甚至出現(xiàn)無功功率穿越時，居民客戶端可能會出現(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)電壓可能會偏低，作為低壓居民的電源點，其供電的居民客戶端會出現(xiàn)低電壓。6）低壓三相負載不平衡。之前所述均假設低壓三相負荷平衡，若配電變壓器三相總負荷不大，但低壓三相負荷不平衡，某相負荷重、電流大，則該相供電的客戶同樣會出現(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)合實際居民客戶端電壓合格率管理經(jīng)驗，提出相應治理措施：1）完善并加強電壓監(jiān)測系統(tǒng)。加強用電信息采集系統(tǒng)應用，強化負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)測點表計原因，保證用電信息采集系統(tǒng)實時準確，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，自動電壓控制（AVC）或電壓無功控制（VQC）無功補償［4-5］。根據(jù)負荷曲線變化規(guī)律，優(yōu)化無功控制策略，為配電網(wǎng)運行提供堅強穩(wěn)定的平臺。3）調(diào)整網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。中低壓配電線路重過負荷運行或供電半徑過長時，可尋求鄰近電源點，調(diào)整網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。中壓線路過負荷運行或供電半徑過長時，尋求周邊鄰近變電站或鄰近輕負荷短線路，對原線路末端部分進行分割。低壓線路過負荷運行或供電半徑過長可尋求鄰近合適配電變壓器，將部分負荷轉(zhuǎn)供到該配電變壓器。4）增加變電站布點。針對措施3），若中壓線路重過負荷運行或供電半徑過長導致低電壓問題，周圍又無鄰近變電站，從規(guī)劃角度，可增加變電站布點，對原線路進行分割。5）新分臺區(qū)。針對措施3），若低壓線路過負荷運行或供電半徑過長導致低電壓問題，周圍又無鄰近配電變壓器，可新分臺區(qū)。根據(jù)綜合經(jīng)濟技術特性，新臺區(qū)要按照“小容量、密布點、短半徑”布置［6］，同時新臺區(qū)盡量設置在負荷中心，低壓線路拓撲采用輻射式。6）線路改造。對于卡脖子的中低壓線路進行改造，對供電負荷進行分析和預測，按照《配電網(wǎng)規(guī)劃設計技術導則》選擇合適的導線，更換細線徑線路。7）優(yōu)化無功配置。配電網(wǎng)中無功補償形式主要有中壓線路桿上補償、配電變壓器低壓側(cè)集中補償、低壓線路桿上補償、用戶分散補償，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)、就地補償?shù)脑瓌t，合理配置無功補償容量和位置，盡量減少配電線路上無功流動。選取先進的無功補償裝置，如靜止無功發(fā)生器SVG、STATCOM等裝置，實現(xiàn)無功補償連續(xù)自動調(diào)節(jié)。8）調(diào)節(jié)配電變壓器分接頭。根據(jù)負荷的季節(jié)性變化，對配電變壓器分接頭進行調(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，同時提高供電可靠性。9）適當配置調(diào)壓器。因配電線路阻抗比相對輸電網(wǎng)阻抗比大，阻性壓降的占比相應增大，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)整三相負荷。分析配電網(wǎng)監(jiān)控平臺采集的數(shù)據(jù)，對不平衡度高、負載重的配電變壓器進行重點監(jiān)控，因為監(jiān)測系統(tǒng)中判斷重過負載的標準是相電流最大值，故需通過歷史數(shù)據(jù)和后續(xù)監(jiān)測數(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，對配電變壓器三相負荷進行調(diào)整，保證不平衡度符合要求。11）靈活運用仿真計算技術手段。結(jié)合監(jiān)測的數(shù)據(jù)，建立低電壓處配電網(wǎng)系統(tǒng)仿真模型，對該系統(tǒng)進行仿真計算分析，得到各種運行方式下的電壓情況，并對低電壓的情況選擇合理經(jīng)濟簡單的解決措施；同時為上述各種解決措施提供盡可能準確的量值，如無功補償位置、補償容量、配電變壓器分接頭擋位、改造導線線徑等。12）重視配電網(wǎng)的規(guī)劃設計。根據(jù)現(xiàn)有負荷密度、電源點分布及負荷預測合理規(guī)劃配電網(wǎng)，對配電網(wǎng)規(guī)劃設計項目進行全面可行性研究和測算分析，保證重過負載時也不出現(xiàn)低電壓問題。綜合上述措施實現(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、由點到面，逐級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)合實際監(jiān)測數(shù)據(jù)構(gòu)建仿真計算模型，選定單一解決措施或制定綜合治理方案，利用仿真計算模型進行驗證并確定方案中相關量值，從而準確制定現(xiàn)場實施方案。較之前根據(jù)經(jīng)驗電壓調(diào)整方法，本文中所述方案更具針對性、準確性，可有效避免重復停電（如配電變壓器分接頭調(diào)整不到