章彬　史帅彬　刘莎　俞龙飞　王鑫

【摘 要】随着深圳电网的快速发展，各区局负荷增长的差异性日益明显，中心城区出现无功倒送现象，使得电压偏高问题已成为影响电压合格率的主要因素。而深圳配电网电缆化率的逐步提高加剧了该现象。本文深入调研深圳电网中低压配电网的电压偏高问题，并通过建模仿真，从机理上分析深圳配电网户侧电压偏高的原因。在此基础上，综合考虑现有各种电压治理措施或手段的特点，提出了具有针对性的电压偏高的治理措施。

【关键词】电压偏高；电压合格率；仿真分析；治理措施

0 背景

电压合格率提升是电网公司供电可靠性管理领域的重要工作。2015年深圳电网电压合格率指电网公司计划要求存在较大差距。在当前阶段，深圳电网公司范围客户投诉意见，电压质量问题占据了大部分比例，而且与以往电压偏低问题不同，当前电压偏高问题则比较突出，这两种电压问题的治理思路、措施和管理方法有比较大的差异。

为此，本文针对深圳配电网中电压偏高的问题展开系统深入的调研和分析，以负荷率减轻、电缆化率提高为主线分析电压偏高的特性和机理；在此基础上，构建以典型线路为对象的基于PSCAD的仿真模型，通过大量计算掌握电压偏高问题在时间维度、电压幅值变化上的规律；最后，拟结合深圳配电网电压偏高的机理和特点，为其配置相应的治理措施。

1 深圳电网概况

深圳电网是全国供电负荷密度最大的特大型城市电网。2016年深圳电网最大负荷达1626.22万千瓦。最大负荷时深圳电网共有534条线路、106台主变处于重过载状态。但在夜间和节假日用电低谷期，负荷很轻，导致深圳电网负荷波动大，造成31个监测点电压存在同时越上下限的情况。深圳电网公司共设置电压监测点4206个，监测点覆盖率100%。综合电压合格率为99.068%。但仍然存在电压合格率偏低的地区。D类农村监测点综合平均电压合格率仅有95.948%，部分地区甚至更低。与所要求的所有监测点电压合格率达到99.96%还有很大差距。深圳电网各类监测点电压不合格时长中电压偏高和偏低的占比如图1所示，可见，电压偏高已成为影响深圳电网电压合格率的主要因素。

2 电压偏高机理分析

如前所述，深圳配电网的电压合格率，特别是电压偏高的问题近年来却越来越突出。随着电网地快速发展，负荷地波动性日益增大，电缆化率日益提高，在节假日和夜间负荷低谷期，线路末端电压被抬升，电压偏高问题已成为影响电压合格率的最主要因素。

2.1 电压偏高机理分析

分析配电网电压偏高的影响因素和作用机理是对其进行治理的基础，结合仿真结果和深圳配电网实际情况，全面深入分析配电网电压偏高机理。

1）上级中压、高压配电网的影响。上级电网变压器档位配置不合理、调整不及时，最低负荷时刻，500kV主变档位未能及时调整，导致局部110kV、10kV母线电压偏高。

2）深圳负荷波动较大，配变档位选择不合理且均为无载调压。深圳市服务业、商业、市政用电、地铁用电等，其用电高峰期用电负荷很大，但进入低谷期后，其负荷量会急剧下降，导致在其低谷期时，电压有较大幅度的回升。深圳电网配电变压器缺乏有载调压能力，电压频繁上下波动已无法通过调整配变档位等手段解决造。传统习惯上，主网的运行部门还是更多地在防范低电压问题，因此在一些局部站点，变压器变比仍然按照常规的方法配置，導致局部电压偏高。

3）无功设备管理不善，不能及时调整其无功补偿设备的抽头或容量。深圳电网变电站无功设备缺陷231项，缺陷主要为熔断器故障（37%）和接头发热（13%）；配网无功补偿装置可用率81%，缺陷主要为被盗（54%）和设备损坏（43%）。在节假日和夜间用电低谷期，电压回升之后，无功设备不能及时调整和退出运行，导致倒送无功，进一步加剧了电压偏高。

4）深圳电网的电缆化率很高，其充电功率大大地抬升了线路末端的电压。当电缆线路越长、电缆化率越高，空载时线路首末段电压偏差越大，这同样是深圳电网出现电压偏高的一个重要原因。

2.2 电缆线路运行仿真分析

限于篇幅，本文以电缆为对象进行讨论。单芯和三芯电缆电容电流计算表达式中，仅电容值不同，故研究单芯电缆可涵盖三芯电缆[2]。通过PSCAD对电缆线路进行仿真，假设有一条电缆线路某段长度为l，单位长度电阻、电感、电容、电导分别为R、L、C、G，忽略线路电导和电缆的绝缘屏蔽和铠甲对电容的影响，该段电缆的阻抗Z=（R+j？棕L）l，导纳为Y=j？棕cl，系统阻抗为XG，变压器阻抗为XT。在短线路情况下分析线路末端电压时，采用分布参数和集中参数模型计算结果相差不大，考虑到深圳电网负荷密度大，这里采用分段式的π型等效电路，将一条电缆线路分成3段。如图2所示为仿真分析原理图。

仿真条件/环境设置：选择型号为YJV22-8.7/15kv3×300mm2的电力电缆，电缆各参数查表可得：R=0.06304Ω/km，L=0.2806mH/km，C=0.37uF/km。系统阻抗0.577Ω，变压器容量为10MVA，短路电压百分数为10.5%。额定电压为10.5KV，线路长度从1km到40km。仿真计算满载和空载时电缆线路首末段电压大小，满载时有功负荷为9.48MW，无功负荷为3.2Mvar。

在以上仿真条件下，随着电缆线路长度的变化，线路首末段也随着变化电压变化。仿真结果如表1所示。

2.3 仿真结果分析

根据表1中的数据可以看出：

1）横向比较，在电缆线路空载时，随着线路的增长，首端电压和末端电压抬升越明显，并且首末端电压差越大。由此可以看出，在配电网中，随着电缆化率的提高，当负荷很轻时，线路上的电压被抬升，从而导致电压偏高。

2）纵向比较，同一线路长度下，轻载和满载时线路末端电压相差很大。而且随着线路的增长，这种偏差越明显。在配电网中，白天用电高峰期，线路满载甚至过载，此时线路末端电压很低，习惯上，更倾向于避免电压偏低问题，因此，在夜间和节假日负荷很轻时，电压回升，导致线路末端电压偏高。电压越限问题顾此失彼。

3 电压偏高治理措施研究

深圳配电网电压偏高问题严重，导致电压偏高的因素众多，应对电压偏高问题进行全面有效治理。以提升客户满意度为出发点，以提高用户端电压合格率为目标，重点推进优化电网规划、加强运行管理两方面工作，系统提升电压质量。

3.1 优化电网规划

进行电网结构调整和负荷调整。1）分散负荷用电时间，改善电压偏高问题。深圳配电网的日负荷变化明显，季节性负荷波动较大，进行日负荷与月负荷调整。调整大功率用电企业的用电时间，错开用电高峰期；2）进行电网结构调整。校核线路末端电压，调整线路供电半径。城中村低压线路配置不合理，部分线路供电半径超长。由表1数据可知，当线路超过8km时，满载和輕载时末端电压大，当变压器分接头的选择为了防止重载时末端电压偏低，而在负荷较轻时容易又导致电压偏高的问题。因此需要减小线路供电半径。

3.2 加强运行管理

相关管理手段包括：

1）进行电压调节。（1）加强变压器档位管理，制定配变档位调整原则。（2）配置有载调压变压器。（3）加强变电站母线电压调控，提高AVC覆盖率。

2）进行无功调节。包括逆调压、调整接线方式、更换导线、调压器。

3）并联电抗器补偿。在电缆线路轻载或空载时，由于电缆电容的充电效应，使末端电压升高。并联电抗器可以吸收多余的电容无功功率，将线路在轻载或空载时的电压控制在允许范围之内。深圳配电网结构复杂，同一种补偿方式并不能适用所有的线路。需根据电网的结构、负荷的分布，并综合考虑补偿效果和经济投入，选择合适的补偿方式和补偿位置。因此可根据实际情况采取不同的补偿方式。在线路较长，支路较少，负荷分布均匀的线路，可在线路中段补偿；对于线路较长，负荷集中在线路末端的情况，直接在线路末端进行集中补偿可使经济成本降到最低；对于负荷密集的城市中心地区，集中补偿无法改善整个台区电压偏高问题，必须进行分散补偿。

4 结论

1）深入分析导致电压偏高的影响因素，得出了影响电压偏高的因素有：上级中压、高压配电网的影响；负荷波动较大，配变均为无载调压；无功设备管理不善，不能及时调整其无功补偿设备的抽头或容量；电缆化率很高，轻载时线路末端电压被抬高等。并全面详细地分析了各种导致电压偏高因素的作用机理。

2）构建基于pscad的配电网电压偏高仿真模型。

3）通过电压偏高的机理分析，本文从用户侧和供电侧分别就优化电网规划和加强运行管理两个个方面提出了电压偏高的治理措施。深圳配电网结构复杂，对不同地区需采取多种措施进行综合治理，从而全面有效地治理电压偏高问题，全面提升电网电压质量。

【参考文献】

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[责任编辑：田吉捷]