高效解决低压系统供电电压问题

李育毅

（广东电网有限责任公司潮州供电局，广东 潮州 521000）

1 Yyn0配变的电压问题

中低压配电运行标准规定变压器的三相负荷应力求平衡，不平衡度不应大于15%，不符合上述规定时，应及时调整负荷。潮州供电局对计量系统导出年度高峰负荷时段配变的负荷及电压数据进行分析，三相负荷不平衡大于15%的配变中，配变首端电压相间偏差为5 V及以上占32.13%，电压差为5 V以下占67.87%，其中联结组别为Yyn0 的配电变压器（以下简称Yyn0 配变）占74.36%。三相负荷不平衡小于15%的配变中，配变首端相间电压差为5 V及以上占14.01%，其中Yyn0 配变占75.77%。即配变三相负荷不平衡大于15%或小于15%，首端电压偏差为5 V 及以上的配变中，Yyn0 配变占比约在74%，配变首端电压不平衡跟Yyn0配变存在高度相关。三相负荷不平衡大于15%的配变首端电压偏差为5 V 及以上占比32.13%，比三相负荷不平衡小于15%的配变占比高18.12%，配变首端电压不平衡与配变三相负荷不平衡弱相关。

考虑系统负荷谷期10 kV 线路的压降，取配变首端相电压245 V 及以上为首端电压过高。考虑农村地区0.4 kV 低压线路首末端电压降在负荷高峰期约为20 V，取配变首端相电压218 V 为电压较低（末端用户电压可能在198 V 及以下）。进一步比对分析年度高峰负荷月极值电压情况，发现配变首端最高电压在245 V及以上，Yyn0配变占66.98%。配变首端最低电压在218 V 及以下，Yyn0 配变占46.59%。配变首端相间电压差为5 V 及以上，Yyn0配变占64.64%。末端用户电压低于198 V 的配变，Yyn0 配变占36.36%。配变台账中Yyn0 配变占比31.39%，配变首端电压过高及较低、相间电压差值大、末端用户低电压的Yyn0配变占比均高于其他配变的台账占比。

2 解决“低电压”台区措施

电压管理人员根据综合配变三相负载率、首端电压、供电半径、低压出线回数及低压线径、“低电压”用户位置分布等数据分析“低电压”原因，常规的解决办法如表1 所示。表1 的解决办法，能较快解决大部分用户“低电压”问题，但缺少对Yyn0配变本体原因引起“低电压”问题的分析，特别是Yyn0配变首端电压漂移和以上“低电压”原因综合发生时，难以落实从源头治理的思路。

表1 “低电压”原因和针对性措施

3 标准的不足

GB/T 12325—2008《电能质量供电电压偏差》规定“20 kV 及以下三相供电电压偏差为标称电压的±7%”[1]，DLT 1053—2017《电能质量技术监督规程》规定“带地区供电负荷的变电站20 kV 及以下母线正常运行电压允许偏差为0～+7%”[2]，即10 kV系统首端电压和10 kV 供电用户电压，现行电压标准规定了不同的偏差值。

GB/T 12325—2008《电能质量供电电压偏差》规定“220 V 单相供电电压偏差为标称电压的+7%～-10%；附录B.1 电网电压监测（4）D 类为380/220 V 低压网络供电电压。每百台配电变压器至少设2个电压监测点。监测点应设在有代表性的低压配电网首末两端和部分重要用户下[1]”。不同于10 kV系统电压标准，因配变二次侧（配变首端）可能接入供电用户，即首端用户电压为配变二次侧电压，低压系统电压标准未分别规定配变低压首端电压及末端用户电压偏差值：按以上标准公用配变低压首端和末端220 V单相供电电压偏差均为+7%～-10%、380 V三相供电电压偏差为±7%。

配变高压侧按10 kV供电用户电压允许偏差值，已传递±7%电压偏差至配变二次侧，配变电压分接档位在中间档（五档配变在三档，三档配变在二档）时，配变10 kV侧电压为10192 V，配变低压侧首端相电压为235.4 V（220 V 单相供电电压+7%上限值），即10 kV线路电压在10192～10700 V的合格范围内，配变低压首端相电压已越上限；当配变10 kV侧电压为合格的9300 V 时，配变低压首端相电压为214.78 V，若负荷高峰期低压线路首末端电压降为20 V 左右，首端电压在218 V 及以下，末端用户电压可能不合格，如表2 所示。低压系统电压偏差标准未区分配变首端及末端用户，使Yyn0配变首端电压漂移造成电压偏低没有引起足够重视。

表2 配变一二次侧电压值(5档配变档位在3档及2档）V

GB/T 15543—2008《电能质量三相电压不平衡》规定“电力系统公共连接点电压不平衡度限值为：电网正常运行时，负序电压不平衡不超过2%，短时不得超过4%；低压系统零序电压限值暂不规定，但各项电压必须满足GB/T 12325—2008 的要求[3]。”如前文所述，配变三相电压不平衡和三相负荷不平衡存在相关性，用户反映“低电压”情况，供电人员通过计量系统查看配变首端电压情况，发现三相电流不平衡、首端相间电压偏差大，惯性思维电压偏差大是三相不平衡引起，首选整改措施为调整三相负荷不平衡。

现行电压标准第二个不足是未对低压系统三相电压不平衡做出规定，因Yyn0配变等配变本体原因引起的三相电压不平衡问题，没有引起各级电压管理人员的关注和重视，导致首端电压问题未能从源头上得到根本解决。

4 管理的制约

Yyn0联结组别的配电变压器，因其绕组承受的相电压低，有利于节约绝缘材料，减少相间距离和重量，该类型配变曾被广泛应用。分析公司配变台账信息，Yyn0 配变仍占运行公用台变的31.39%，其中最晚出厂日期为2009年。

业界对Yyn0配变引起低压中性点电压漂移早有共识[4]，且后来的技术导则及技术规范均不再推荐使用Yyn0配变，DL/T 599—2016《配电网规划设计技术导则》指出三相配电变压器以联结组别Dyn11替代Yyn0联结组别[5]，Q/CSG 1101002—2013《10 kV油浸式配电变压器技术规范》规定三相配电变压器的联结组标号常用为Dyn11、Yyn0、Yzn11，宜选用Dyn11[6]。

依照配电变压器技术改造准入条件为“运行时间达到30年，运行超过20年的高损耗配变或S7 型及国家明令淘汰高损耗配变”，最晚出厂的Yyn0 配变运行年限12年以上，未达到技术改造准入条件。供电企业一般认为Yyn0配变不影响正常运行，不列入残旧设备考虑改造更换。即使认定属残旧设备，在电网建设精准投资的条件下也较难列入项目改造。

5 解决策略

自动调整低压三相负荷不平衡技术日趋成熟，通过智能科技手段完成三相不平衡自动调节已取得不错的效果[8]，能够较好解决Yyn0配变首端电压漂移问题。

相间智能电容补偿。在电流最大的相线与电流最小的相线之间投入一定比例的电容器，在两相之间增加无功电流的同时会转移一部分有功电流。

无级补偿调节模块SVG。利用电力电子换流器在三相之间转移有功功率，从而解决变压器三相绕组负荷不平衡问题，包括裂相电容+三桥臂换流器，或四桥臂换流器。

换相开关。将配网中的一部分单相负荷加装换相器，使其变为可控负荷。主控器检测三相负荷的平衡状况，实时对单相负荷做出优化决策，使整个台区的负荷均衡的分布在三相供电线路上。

3种自动调节三相负荷不平衡技术各有缺点，相间智能电容补偿容易造成整个台区供电网严重过补，拉低功率因数，严重时可能导致中性线电流不但未减小反而增大。配变低压侧首端安装无级补偿调节模块SVG（分支安装费用较高），不能解决台区低压供电网络的不平衡状态，且掩盖了整个台区供电线路严重不平衡问题。换相开关缺点是安装工程量大，且开关频繁动作切换，可靠性仍需实践检验。

通过安装自动调节三相负荷不平衡装置，虽解决Yyn0配变首端电压漂移问题，但加装新设备增加了投资和运维成本，一定程度上降低了低压系统供电可靠性，不是治本之策。自动调节三相负荷不平衡装置，丰富了解决配变三相负荷不平衡问题手段，应作为解决三相电压不平衡的补充手段。

从源头治理Yyn0配变等配变本体原因引起的首端电压偏差及电压不平衡问题，建议采取以下策略。

管理制度上适当放宽Yyn0配变改造标准，优先更换资产净值率低于5%、运行工况差、电压不平衡较为严重的Yyn0配变为Dyn11配变。

Yyn0联结变压器高压绕组的绝缘强度要求较之Dyn11联结变压器稍低，不宜将Yyn0联结变压器改为Dyn11 联结。在全量更换资金受限情况下，可研讨批量改造更换其高压绕组的经济性。

按系统电压的确定原则，变压器二次侧电压应较线路额定电压高5%，额定负荷下变压器内部的电压降落约为5%，变压器二次侧额定电压应较线路额定电压高10%，只有漏抗很小的、二次侧直接与用电设备相联，其二次侧额定电压才较线路额定电压仅高5%[9]。低压系统用户额定电压为380 V，按配变二次侧额定电压较低压线路额定电压高5%，配变低压侧首端额定电压为400 V。建议有关部门修订低压台区首端电压标准，提高配变首端越上限及越下限电压值。组织修订低压系统三相电压不平衡标准，以便供电部门筛查解决Yyn0配变以及配变产品质量原因产生的电压问题，为解决配变首端电压偏低、三相电压不平衡问题提供标准依据。