电网电压质量与电力管理分析

摘要：电网中的电压质量和无功之间的关系相当密切。通过对某电网的具体工作状况进行调研与分析，对当前电网中电压的实际管理状况以及电网无功情况进行了浅析，同时对提高电网电压质量，加强电力管理措施提出了相应建议。

关键词：电网无功；科学管理；电压质量

作者简介：杨志强（1973-），男，河南淇县人，河南淇县供电有限责任公司，助理工程师。（河南?淇县?456750）

中图分类号：F273?????文献标识码：A?????文章编号：1007-0079（2012）27-0134-02

我们在对电力系统中电能的质量水平进行评价时主要使用的评价标准是电网电压，电压质量的实际状况对电力设施是否可以安全运转、电网的工作是否保持稳定、电能在传送过程中的损耗、各行各业的安全用电、群众的正常生活用电等多个方面都具有直接的影响。同时电网的电压质量与电网的无功之间有着密切联系，电力系统中电压的实际运行状况完全取决于电网无功功率是否能够达到平衡。电力系统中的无功功率应该完全满足电力系统所需要的条件，不然电网的电压就会偏离正常范围值。当电网电压偏低，电力系统中的电能流失情况会加剧，当电网系统的电压远远低于正常值时，还有可能会危害到电网系统的正常运作，严重时甚至会造成电网系统的瘫痪；当电力系统中的电压值远远超过正常值时，电力系统中的每一设施在绝缘方面的性能会大打折扣。无功电力设施在电力系统里的应用可以有效保护电能质量，以保障电力系统运行性，确保电力用户用电的安全性。

一、电力系统的无功功率和电压的作用

电力系统能够稳定的运行，与无功功率的调节能力以及对系统电压的控制技术密不可分。电压是电力能量的一个关键要素。从某种程度上讲，系统的电压质量会影响整个电力系统。如果用户使用过高的电压，便会使得变电所超负荷的运行程度大大加重，用户的电器在使用时的质量也会受到影响，甚至还会损坏用户所用的设施；如果处于超高压的输电线路，电晕损耗也会大幅提高；情况严重时还会导致电压的崩溃，引发范围较大的停电。如果处在降低电压的情况下，则有可能会加大能量的损耗及有功功率的损耗；若电压过低，甚至还会对电力系统的运行稳定性产生威胁。不管是对电力系统自身而言，还是对负荷用电设施来说，其均需要在电压额定的情况下进行工作。就经济角度与技术角度的综合情况看，必须对每一用户的允许电压偏移值作出统一的规定。

要想确保电力系统中电压的质量，一个最为基本的前提便是确保系统中的无功功率的平衡。处于运行状态的全部设备，需要自系统中的无功功率的电源发出来的∑QL（无功功率的损耗）与∑QG（无功功率）及∑QD（无功功率的负荷）处在一个平衡状态，用公式表示就是：∑QG=∑QL+∑QD。

但需要明确的是，确保电力系统能够合理分布无功功率电源是保障无功电源被充分利用、使电压的质量得以提高及降低网络有功损耗的必要前提。可以这样说，无需消耗能源就可以产生无功功率，然而在电线路上传送无功功率却会引起电压与无功功率的损耗。在控制无功功率的电源时，希望能够通过科学分配每一无功电源及有效配置无功功率补偿设施的措施，使电力系统中无功功率的分布得以改善，能够降低电压的损耗与有功功率的损耗，进而使负荷用户电压的质量得以提高。

二、电力系统中电压控制的几种方式

1.发电机控制调压

对发电机励磁电流进行控制，能够使发电机的端电压发生改变。在端电压偏移额定值未超出±5%的范围的情况下，发电机是能够正常运行的。对那些小系统而言，发电机直接向其供电，由于其供电的线路较短，在输电线路上的电压损耗也不大，所以能够通过发电机来对电压进行直接的控制，以确保负荷电压能够达到标准。由于其无需配备额外设施，所以是我们可以优先考虑的最合理最经济的控压方法。然而此法并不适用于那些电压等级较多、输电线路较长、存在地方负荷的系统，在规模较大的电力系统里其只是作为辅助性手段应用。

2.通过对变压器的变比的控制来调压

电力变压器在一般情况下均具备能够用于调整控制的分接抽头，能够借助于对分接抽头位置的调整使变压器的变比得到控制。无功功率的分布与每一节点处的电压在高压电网里关系密切，借助于变压器的变化与控制使负荷节点处的电压得以控制，从本质上将使无功功率分布得以改变。由于变压器并非是无功功率电源，因此，充足的全电力系统的无功功率电源在电力系统里是对变压器变比调压进行控制的前提。由此可知，在电力系统里的无功功率电源不足的情况下，是无法通过使变压器的变比改变的方法来达到控制电压效果的目的的。

3.通过无功功率的补偿设施进行调压

我们通常使用的是电容器、调相机、静止补偿器等三种并联补偿设施，其主要功能为在重负荷的情况下发出感性无功功率，以使负荷需求得到补偿，以期降低因此类感性无功功率的输送而产生于输电线路中的电压降落，进而保证负荷端处输出电压的实际效果。

4.借助于串联电容器的应用对调压进行控制

其所适合的输配电线路应满足下述几点：应有较低的功率因数；其供电的电压应为10kV或者是35 kV；应有频繁并且较大的负荷波动。该方法是借助于电容器在输电线路中的串联接入，通过电容器中的容抗对输电线路里的感抗进行补偿，其目的就在于通过降低电压损耗后的分量，使位于输电线路的末端处的电压得以提高，图1为利用串联电容器控制调压原理图。

三、某电力系统中的无功情况实例分析

1.某电力系统的基本情况

某电力公司下属的供电局一共有35千伏及以上变电站127座，其中500千伏变电站4座，220千伏变电站21座，110千伏变电站92座，35千伏变电站10座。127座变电站都配置了相应的电力无功补偿设备。

2.电力无功设备的设置规则以及调试方式

某市电力系统的电网无功补偿设备大多数都装备于35千伏及10千伏母线上，配置原则是就地补偿原则，保证将电网的无功功率平衡分配到各个区域。对电压的具体调控手段有以下几种主要模式：（1）通过变压器设备调节。变压器对电网无功功率的调节又分为有载调节和无载调节。有载调节能够在电力系统不断电的情况下对电力系统的电能质量以及电压进行有效的调节，同时安全快速，不会对电力系统的供电性能产生影响。无载调节相对于有载调节存在着一定的劣势，无载调节在对电力系统进行调节的过程中，必须进行断电处理，同时不能够保证不损害电压以及电能质量。（2）利用电抗器进行电压调节。有载调节随着调节机动灵活，对电压的调节幅度很大，但是在电力系统的无功功率不充足的情况下，有载调节仅仅能够调节电压的平衡分布，不能为电力系统提供电力无功，而这一性能恰恰是电抗器能够完成的。对电力系统增加电抗器能够减少电力网络的无功，还降低了电力网络的电压。

3.电力电网无功设备状况以及所存在的问题

（1）一部分地区无功设备不足。某市现阶段仍然有一部分地区的110千伏的无功设备不能够起到相应的作用，且比较集中在用电量的超负荷地区，还有一部分地区的无功状况出现盈余。因为一些地区对电能的需求值偏大，造成电力供电系统超负荷运作，同时对无功设备的需求量也很大，需要增加无功设备以及加大供电能力。由于大部分的110千伏变电站的供电电源有限，220千伏变电站的电压值比较高，电容器不能够正常投入使用，造成所装配的电容器利用率偏低，无功损耗值相对较小等。220千伏变电站急需吸收大量的无功来保证电力系统的电能利用平衡。

（2）调节电压的自动装置。电力系统中调节电压的自动装置没有发挥相应的调节作用，没有达到应有的效果。具体的原因如下：自动调节电压的装置正常使用的前提是变压器的调压功能以及电力系统中的无功设备正常运行。如果变压器的调节电压设备以及无功设备出现损坏，那么变压器的调节电压功能也会受到影响。在新建成的变电站中，因为种种原因对电力无功设备配置不够重视，常常出现变电站已经正式投入使用，可是变电站的无功调节设备连线都没有进行连接，成为一种闲置设备的情况。变压器的设定数据不科学，一部分变电站的电压已经严重超出正常值范围，可是变压器的调节装置却没有运行，使这些变电所的线路长时间处于不合格状态，影响到用户的实际电能使用情况。

（3）电力系统中的电压管理。对于电力系统中的无功功率平衡问题，没有给予足够重视，管理不到位，偏重于保证母线的电压情况正常，不重视电力电网的无功功率分配，造成电网的经济运作不能够进行。

4.对于无功设备的建设与管理意见

（1）电网无功设备以及变压器的日常保养修缮。有关部门应严格按照要求对现有变电站的设备进行日常保养维护，保证变压器的调节装置和无功装置的正常运作；对于无功装置不足的变电站，要及时向相关部门反映实际情况，要求增加无功设备来保证变电站无功功率的平衡分布，减少电能的传送损耗，保证电网的经济运作正常。

（2）部分变电站的电能供应负荷过重，应该考虑调整变压器的实际扩容情况，或者增加变电站的电能输出，进而降低变电站的实际无功需求。

（3）加强对用户的管理力度。电力系统的市场部门应该确保用户能够很好地保护好变压器装置，保证无功设备的正常运行，确保无功在区域内的平衡分布，尤其是用电超负荷地区。

四、结论

电力系统中的电力无功功率是否能够达到分布平衡，是能够对电力系统中电压的质量水平产生直接影响的主要因素。为充分保障电力电压的质量水平，保证用电客户的实际用电需求，变电站中必须配置足够数量的无功设备电源进行备用。只有在确保主控装置、无功设备以及相关联的自动控制设备正常运行的基础上，建立先进的管理模式，确立电力的经济指标情况，切实落实到每一个人的头上，真正实现经济指标指导工作，才能够在现实中真正完善电力系统的供电能力，减少电力传送过程中的损耗，切实提高电力系统的经济效益。

参考文献：

[1]邓少军,张振川.电能质量监测设备的发展[J].电测与仪表,2005,(5).

[2]张庆超,肖玉龙.一种改进的电压暂降检测方法[J].电工技术学报,

2006,(2).

[3]王鹤.基于供电质量最优监管模式的理论与实证研究[D].北京:华北电力大学,2007.

[4]唐会智,彭建春.基于模糊理论的电能质量综合量化指标研究[J].电网技术,2003,(12).

（责任编辑：刘辉）