邱弘杰

【摘 要】随着国民经济的迅猛发展和人民生活水平的提高，用电范围日益扩大，用电量与日俱增，广大用户都要求优质的、合格的供电电压质量。因此，供电系统要想方设法保证向用户提供符合标准的电能质量。10kV的配网主要设备包括线路、变压器、开关以及用户用电设备等，而线路、变压器以及用户的用电设备等的日常运行都与电压质量是否符合要求息息相关。本文主要根据10kV配网的运行特点、运行情况，分析影响10kV配网电压质量的原因，提出解决问题的方法，从而达到改善配网电压质量的目的。

【关键词】电压质量；电压指标；用电设备；10kv配网

1.供电电压指标

（1）电压质量是供电企业向电力用户必须保证的一项十分重要的指标。作为供电部门必须要尽可能去完成这些指标，以达到对用户安全、优质、可靠供电的要求，通过多年来人们的计算和实际运行效果来看，下面的内容值得注意：

容量大小和输送电能距离远近，对供电电压的选择有很大的关系。某一供电电压，必然有它所对应的最合理的供电容量和输送距离。而在供电容量和输送距离一定的条件下，电压增高，电流减少，导线截面与供电损耗也相应减少。因此，按照供电容量、输送距离和供电电压等级的关系，选择最佳的供电电压。

一般供电容量在100kW以下或输送距离在0.6km以内的，采用0.38/0.22kV供电；

供电容量在100～1200kW或输送距离在4～15km以内的，采用6kV供电；

供电容量在200～2000kW或输送距离在6～20km以内的，采用10kV供电；

供电系统应保持额定电压运行，供电系统向用户供电，用户受电端电压变动幅度不应超过：①10kV及以下高压电力用户和低压电力用户为额定电压的±7%。②低压照明用户受电端电压变动幅度为额定电压的+7%、-10%。电压变动幅度可按下式计算： ，式中为电压变动率，为用户受电端实测电压，为供电额定电压。

电压偏差允许值，包括用电设备端子电压偏差允许值和供电电压允许偏差。

（1）用电设备端子电压偏差允许值。用电设备端子电压实际值偏离额定值时，其性能将直接受到影响。各种用电设备都是按额定电压设计制造的。这些设备在额定电压下运行将取得最佳的工效。电压过大地偏离额定值，将对用户产生不良的影响。

从节能和充分发挥设备效能考虑，应尽可能使工作电压维持在额定状态，偏离此值将使线路损耗、设备效率、设备寿命及功能向不利的方向发展。

实际上，大多数用电设备在稍许偏离额定值的电压下运行，仍有良好的技术性能。

线路电压损失允许值：

2.供电系统电压不合格的原因以及对系统的危害

（1）造成配网供电电压质量不合格的主要原因是配网的运行方式不合理，负荷功率因数低、配变分接开关的位置选择不合适。

（2）配网的负荷的影响，配网的负荷主要分为：

①正常周期性负载：

在周期性负载中，某段时间环境温度较高，或超过额定电流，但可以由其它时间内环境温度较低，或低于额定电流所补偿。从热老化的观点出发，它与设计采用的环境温度下施加额定负载是等效的。

②长期急救周期性负载：

要求变压器长时间在环境温度较高，或超过额定电流下运行，这种方式可能持续几星期或几个月，将导致变压器的老化加速，但不直接危及绝缘的安全。

③短期急救负载：

要求变压器短时间大幅度超额定电流运行。这种负载可能导致绕组热点温度达到危险的程度，使绝缘强度暂时下降。

供电电压质量是否合格对配网的安全运行有着重要的意义，如果供电电压的过高将会使到配网的线路及设备损坏甚至出现事故以及会烧毁用户的设备，电压过低会使到电网的线损增大，浪费电能，使到用户的设备不能正常启动，不能正常出力，出现残次产品，会烧毁用户设备，甚至使到有些装有电压保护的用户由于电压降低而停电，因此，我们必须要重视这个问题，采取有效措施改善配网的电压质量。

3.提高配网电压质量的方法

在国家标准GB3485《评价企业合理用电技术导则》中规定，“企业受电端电压在额定电压范围之内，企业内部供电电压偏移允许值一般不应超过额定电压±5%。”这是指当企业受电端电压虽然在额定电压范围之内，而由于企业内部用电设备使用不合理所引起的电压偏移，也应采取措施，使企业内部供电电压维持在额定电压±5%范围之内。为达到这一标准，可采取下列措施：

（1）做好电网运行分析和负荷预测，根据负荷分布情况调整运行方式， 避免变压器满载、超载或轻载运行。变压器在负荷率为75%～80%比较合理，一般变压器负荷小于30%时，应按经济条件考核后，合理更换相应容量的变压器。负荷率在30%～60%时，可经过技术经济比较，决定是否需要更换变压器，另外，在厂休、节假日或负荷的低谷时间，可以尽量将负荷集中在一台或几台变压器上，停掉多余的空载变压器，减少功率损耗，通过负荷的调整使到各线路的负荷尽量平衡，达到改善配网电压质量的目的。

（2）根据用户的具体情况合理选择变压器的分接开关位置，变压器一次额定电压的选择如果不当，那就必然造成二次电压偏高或偏低。为此应注意，如果变压器离电源较近，其一次线圈的额定电压可选高一些，如10.5kV，如果离电源较远可选低一些，如10kV，这样有利于二次电压接近额定电压。一般变压器，通过分接开关调整电压分接头，以使变压器二次电压相对于额定电压有±5%的变动。用以补偿在低压侧线路上的电压损失，保证用电设备端的电压偏移不超过允许值但是有一点应注意，即在选用分接开关档次之前，应根据实际情况，仔细核算，看在哪个位置电压值最佳。因为一般变压器电压分接开关可调整的范围是土5%。注意防止调整后又过高、过低或对关键生产设备造成不良影响，通过合理选择变压器分接头位置达到改善配网电压质量的目的。

（3）合理减少供配电系统的阻抗电压降等于电流和阻抗的乘积，而线路电阻与导线截面成反比，与长度成正比，所以缩短线路的距离，使导线截面足够大，可以减少配电系统的阻抗.这对于负荷波动较大的配电干线，除了可以降低基本功率损耗或基本电能损耗之外，还能减少负荷波动引起的负荷波动附加线损，使电压水平保持稳定。

（4）尽量使三相负荷平衡。因为若三相负荷分布不均匀，将产生不平衡电压，从而加大了电压偏移。

（5）从整个配电网络去考虑，考虑采用并联电容器的方法来实现改善配网电压质量的目的。并联电容器有几项优点，例如：它的有功功率损耗小，运行维护方便，单台容量较小，便于集合成组装置，个别电容器损坏并不影响整个装置的运行，所以应用很广泛。

并联电容器的作用主要有以下几点：

（1）补偿无功功率，提高功率因数，改善配网电压质量。由于并联电容器与电感性负荷并联安装，所以，当电感性负荷吸收能量时，正好并联电容器释放能量。而电感性负荷放出能量时，并联电容器却在吸收能量。能量在两者间转换。即：电感性负荷所吸收的无功功率，可由并联电容器所输出的无功功率中得到补偿。当电网容量一定时，使无功功率减少，从而可大大提高功率因数，使到电压质量得到改善。

（2）提高设备出力。由于有功功率，当设备的表现（视在）功率一定时，如果功率因素提高，上式中的P也随之增大，可见电气设备的有功出力也提高了。

（3）降低功率损耗和电能损失。在三相交流电路中，功率损耗）：

由此可见，当功率因素提高后，将使功率损失大大下降。因此使得每年在线路上和变压器中的电能损失下降。

（4）改善电压质量。在线路中电压损失：

由上式可见，当线路中的无功功率Q减少以后，电压损失也就减少了。

电容器的联结方式及补偿方法：

（1）并联电容器与电力网的连接方法：

并联电容器与电力网的连接，额定电压应相符。在三相供电系统中单相电容器的额定电压与电力网电压的额定电压相同时，电容器应采用三角形接法，如果按星形接法连接，则每相电压是线电压的1/倍，又因，所以无功功率为三角形接法时的1/3倍，显然是不合理的。

当单相电容器的额定电压较线路的额定电压低时，应采用星形连接或几个电容器串联以后接成三角形。而三相电容器只要其额定电压等于或高于电网的额定电压即可直接接入使用。值得注意的是，若采用星形连接且需电容并联提高补偿无功功率时，必须是电容器组中性点可以接地的供电系统。否则若某支路并联的电容器发生故障，该支路的容抗增大，电压降增大，将击穿电容器。

（2）并联电容器的补偿方法：

并联电容器的补偿方法可分为个别补偿、分散补偿和集中补偿3种。

①个别补偿：在用电设备附近按照其本身无功功率的需要量装设电容器组，一般与用电设备同时投入运行或断开。

对感应电动机个别补偿时，一般应以空载时补偿至功率因素接近1为准，因为空载时所损耗的无功功率最小，补偿后既使电动机满载，功率因素也是滞后的，如果已满载时耗用的无功功率作为补偿依据，则空载或轻载时必然形成过补偿。

在采用个别补偿时，可以最大限度地减少系统中流过的无功电流，使整个供电系统的功率及能量损耗、线路的导线截面、有色金属消耗量、开关设备和变压器容量等都相应减少或降低。从效果而论，这是最好的补偿方式。但这种补偿方式存在以下缺点：

a.电容器利用率低，需要和电动机同时投入使用；

b.有可能产生自激过电压；

c.易受机械震动和环境影响；

d.投资费用高。

②分散补偿：分散补偿的电容器，一般接在车间配电母线上，其利用率较高，投资费用节省，但只能补偿供电线路和变压器中的无功功率，而配电线路中的无功功率可由个别补偿来解决，是一种比较经济合理的补偿方式。

③集中补偿：集中补偿是将电容器设置在工厂总降压变电所内。

集中补偿的电容器容量，仅需按照变、配电所的总负荷选择。容量比个别或分散补偿所需要的少，利用率更高，投资费用少，变、配电所的无功负荷比较平稳，便于管理和电容器的维护保养。但变、配电所的各馈电线路未得到补偿，仅减轻了供电电网的无功功率。对于补偿容量相当大的工厂，多采用高压集中补偿和低压分散补偿相结合的方式。

应当注意，当电容器需串联后接入电网时，则每台电容器的外壳对地均应绝缘起来，其绝缘水平应不低于电网的额定电压。在中性点不接地的系统中，当电容器采用星形接线时，其外壳也应与地绝缘，绝缘等级也应符合电网的额定电压。这主要是考虑在中性点不接地系统中，当发生一相接地时，其他两相电压将升高倍。将电容器的外壳绝缘起来，以防止电容器因过电压而受到损坏。

为了改善系统电压质量，在电力系统中的供电线路中还采用了串联电容器补偿。通过线路中串联电容器的措施，提高线路末端电压，减少网络的电能损耗。

4.结论

电压是电能质量的重要指标，电压质量对电力系统的安全与经济运行，对确保用户安全生产和产品质量以及电气设备的安全与寿命有重要的影响。以上对配网统导致电压质量不合格的原因作了剖析，然后从规划着手，合理调整网络的运行方式，缩短线路的供电范围半径（包括高低压线路），合理选择导线截面减少线路阻抗，根据用电负荷的性质，调整用电负荷，根据用户的具体情况合理选择变压器分接开关的位置，采取有效的无功补偿手段等方法实现改善配网电压质量，从而满足供电系统的供电指标的要求，也真正从改善配网电压质量的意义方面出发，真正达到改善配网电压质量的目的。