配电网母线电压异常现象分析及防范改进措施

摘要：配电网母线电压出现异常现象的情况比较常见，针对不同异常现象需要采取相应的防范改进措施。为了全面分析配电网母线电压常见的异常现象，并针对性地制定防范改进措施，主要结合了实际工作经历，列举出几种常见的配电网母线电压异常现象，并对其异常现象出现的原因进行分析，提出相应的防范改进措施。这些措施旨在提高配电网的电压稳定性，确保供电质量和可靠性。通过对实际案例的详细分析，以期为配电网的稳定运行提供有益的参考和借鉴。

关键词：配电网；母线电压异常；现象分析；防范改进

AnalysisandPreventiveMeasuresforAbnormalVoltagePhenomenonofDistributionNetworkBus

LIUGang

XiaoganPowerSupplyCompany，StateGridHubeiElectricPowerCo.，Ltd.，Xiaogan，HubeiProvince，432000China

Abstract：Itiscommonforabnormalphenomenatooccurinthevoltageofdistributionnetworkbus，andcorrespondingpreventiveandimprovementmeasuresneedtobetakenfordifferentabnormalphenomena.Inordertocomprehensivelyanalyzethecommonabnormalphenomenaofbusvoltageindistributionnetworksandformulatetargetedpreventiveandimprovementmeasures，thearticlemainlycombineswithpracticalworkexperiencetolistseveralcommonabnormalphenomenaofbusvoltageindistributionnetworks，andanalyzesthecausesfortheiroccurrence，andthenproposescorrespondingpreventiveandimprovementmeasures.Thesemeasuresaimtoimprovethevoltagestabilityofthedistributionnetwork，ensuringpowersupplyqualityandreliability.Byconductingadetailedanalysisofactualcases，itaimstoprovideusefulreferencesandinsightsforthestableoperationofdistributionnetworks.

KeyWords：Distributionnetwork;Abnormalbusvoltagephenomenon;Phenomenonanalysis;Preventionandimprovement

输电线路是电力能源传输的唯一途径，它将电厂产生的电能源源不断地传送到各个地方，使电力能够被各领域充分利用。不管日常生活中，还是工业生产中，电都是不可缺少的。自从近代工业革命以后，电能已成为当今世界的主要动力能源。一旦输电线路出现故障，将会给工厂造成严重损失。对于国家来讲，输电线路关系到国家的能源安全以及基础设施建设。它是国家能源体系的重要组成部分[1]。输电线路直接影响国家能源的供应，涉及军事、航天等领域。因此，保护输电线路，减少输电线路的外力破坏有着重要的意义。

1.配电网母线电压异常现象分析

1.1负荷波动引起的母线电压异常分析

1.1.1案例概况

在国内某市配电网中，随着夏季用电高峰的到来，部分区域的母线电压出现了频繁波动，影响了用户的正常用电。具体异常现象表现如下：在高峰时段，母线电压下降至正常值的下限以下，导致部分敏感设备无法正常工作。同时，电压波动还引发了电网中的无功功率波动，进一步加剧了电压的不稳定性，具体监测数据如表1所示。

1.1.2原因分析

经过分析，发现该区域负荷波动较大是导致母线电压异常的主要原因。在高峰时段，大量用电设备同时启动和运行，导致负荷急剧增加。而电网中的无功补偿设备无法满足这种快速变化的负荷需求，从而导致母线电压下降和波动。

1.2设备故障引起的母线电压异常分析

1.2.1案例概况

在某城市的一个居民区，其10kV配电网在运行过程中突然出现了母线电压异常的现象。根据监控系统的记录，故障发生时，母线电压突然从正常值下降到极低水平，导致该区域的大量用户遭遇了断电问题。具体情况见表2所示。

1.2.2原因分析

经过现场检查和诊断，发现故障的主要原因是因电缆线路外破，导致两相短路接地，当电缆的两项发生短路接地时，会形成一条低阻抗的电流路径，导致短路电流急剧增大。短路电流的急剧增大会导致电力系统中的电流和电压分布不均匀。这种不均匀分布会对母线电压产生影响，具体表现为母线电压的降低。此外，短路点越靠近并联电容，母线电压下降的程度可能会越大。

1.3无功补偿不足引起的母线电压异常分析

1.3.1案例概况

在某市周边山区配电网中，由于地形复杂和无功补偿不足等原因，母线电压存在不平衡和波动现象。具体异常现象表现为：该区域的部分母线电压偏低或偏高，无法满足用户的用电需求。同时，电压不平衡还导致了电网中的无功功率分布不均，加剧了电压的不稳定，具体见表3所示。

1.3.2原因分析

经过分析，发现该区域电网结构复杂以及无功补偿不足是导致母线电压异常的主要原因。由于地形复杂和线路长度差异较大，电网中的电压分布不均匀。同时，部分区域的无功补偿设备配置不足或调节能力有限，无法有效平衡电网中的无功功率分布。

1.4单相接地故障引起的母线电压异常分析

1.4.1案例概况

某配电网中性点接地方式为小电流接地，该配电网在运行过程中，突然发生单相接地故障，导致母线电压异常，部分设备受到损害。具体异常现象表现为：故障发生后，故障相电压降低至零或接近零，非故障相电压升高，超过设备的额定电压，引发设备损坏，具体数据如表4所示。

1.4.2原因分析

单相接地故障可能是由于设备老化、运行环境恶劣、人为误操作等多种原因导致的。在故障发生时，由于接地相与大地同电位，原本在中性点接地系统中，中性点被限制在零电位或接近零电位[1]。然而，当某一相发生接地故障时，中性点将发生位移，导致非故障相的对地电压上升，通常升高至线电压。

1.5谐振过电压引起的母线电压异常

1.5.1案例概况

某配电网在特定条件下发生谐振过电压，导致母线电压异常升高，对设备造成损害。谐振过电压表现为母线电压突然升高，并持续一段时间，可能导致设备损坏或烧毁，谐振过电压引起的母线电压异常数据见表5所示。

1.5.2原因分析

谐振过电压可能是由于电网中的电容和电感元件在特定条件下形成谐振回路，导致电压异常升高。谐振条件可能由电网结构、设备参数、操作方式等多种因素引起。

1.6谐波污染引起的母线电压异常

1.6.1案例概况

某配电网中存在大量非线性负载，如整流器、变频器等，这些设备在运行过程中会产生谐波，导致母线电压异常。谐波污染表现为母线电压波形畸变，电压值不稳定，可能伴有高频噪声和振动。笔者调取了2023年8月16日0：00～5：00共5个时段的数据，具体如表6所示。

1.6.2原因分析

非线性负载在运行过程中会产生谐波电流，这些谐波电流会在电网中传播并产生谐波电压。谐波电压会叠加在基波电压上，导致母线电压波形畸变和电压值不稳定。

2配电网母线电压异常防范改进措施

2.1加强负荷管理

首先，需要对负荷进行预测。利用先进的负荷预测模型和技术，结合历史数据、天气情况、节假日等因素，对未来的负荷变化进行准确预测。这有助于提前制订负荷调度计划，避免高峰时段负荷过大。其次，对负荷进行合理调度。根据负荷预测结果，合理安排发电、输电和配电设备的运行，确保电网在高峰时段也能保持稳定的电压水平[2]。同时，可以通过价格机制等手段引导用户合理用电，降低负荷波动对电网电压的影响。最后，进行需求侧管理。通过宣传和教育，提高用户对电力资源有限性和电网稳定重要性的认识。

2.2加强设备监测与维护

首先，加强设备监测。利用现有的配网设备状态监控系统和智能终端，对配电网设备进行实时监控。这些系统可以监控设备的开合状态、电压、电流等关键参数，以便及时发现异常情况。也可以借助先进的数据分析和故障诊断技术，对监测到的数据进行分析，预测设备的运行状态和可能出现的故障。这有助于提前发现潜在问题，避免母线电压异常的发生[3]。使用专业的带电检测设备及诊断性试验设备对配电网设备进行深度检测，从而发现潜在的问题。其次，加强设备维护。定期对配电网设备进行巡检，检查设备的外观、温度、声音等方面的异常情况。巡检过程中，应注意设备的运行状态，及时发现潜在故障和问题。同时定期对配电网设备进行维修和保养，根据设备的使用寿命和维护要求，制订定期维修和保养计划。维护包括设备的清洁、润滑、紧固以及更换陈旧部件等[4]。维修包括对设备进行检修、修复和更换，以保持设备的正常运行状态。

2.3弥补无功补偿不足

优化电网结构可以通过多种技术措施予以实现。首先，可以充分利用虚拟现实技术对电网进行仿真和模拟，实现对电网结构进行优化设计。通过模拟不同运行场景下的电网性能，找出电网中的瓶颈和潜在问题，并进行相应的优化改进。其次，可以采取无功补偿措施。对于地形复杂和线路长度差异较大的区域，可以采取合适的无功补偿措施来平衡电网中的无功功率分布。通过安装无功补偿装置、调整变压器分接头等手段，提高电网的功率因数，降低线路阻抗不匹配对电压的影响。最后，可以采用电压调节手段，采用先进的电压调节技术，如自动电压调节器（AutomaticVoltageRegulator，AVR）、有载分接开关（OffLineTeslaCoil，OLTC）等，对电网电压进行实时调节[5]。确保电网电压在合理范围内波动，提高电网的稳定性和可靠性。

2.4做好谐振过电压及谐波污染的防范工作

首先，需要合理设计电力系统。需尽量考虑电容和电感元件的分布和特性，避免出现易产生谐振的配置，还要对电力系统进行合理的分区，以减少不同区域之间的相互影响，从而降低谐振过电压的传播。其次，加装抑制元件。为有效抑制谐振过电压，可在电力系统中加装适当的抑制元件，如阻尼电阻、消弧线圈、滤波器等，以减小谐振过电压的幅度和持续时间。对于谐波污染，可以通过在电源周边安置滤波器，减少和屏蔽开关电源本身对电力谐波的干扰。再次，提升电力系统稳定性。对于长线路，可以适当加装串联电感，减小线路的谐振频率。对于有并联电容器的电力系统，可以通过改变电容器的组合方式，降低谐振的可能性。最后，改善工艺和增加装置。改善线圈的绕制工艺，实现绕组的紧密耦合，减轻变压器漏感。将可饱和磁芯线圈串入高频整流二极管上，当有反向电流流过时，不饱和磁芯会产生较大的电势，从而阻止反向电流的上升，避免出现电力谐波。

3结论

通过上述案例分析，可以得出配电网母线电压异常现象多种多样，造成母线电压异常的原因也具有多样化特点，需要综合考虑电网结构、设备性能、运行环境等多方面因素。为了保障配电网的稳定运行和供电质量，需要相关工作人员加强电网监测和分析，及时发现并处理异常问题，同时也需要加强设备维护、巡检和管理，利用先进的技术提高设备的可靠性和安全性，从而确保配电网安全、稳定地运行。

参考文献

[1]刘沛津，石梦涛，何林，等.中低压直流配电网母线电压稳定控制[J].电力自动化设备，2022，42（2）：120-125.

[2]谭华宏.配电网母线电压异常现象分析及处理方法探讨[J].华东科技（综合），2019（9）：266.

[3]颜慧.10kV配电网电压异常现象分析及处理措施[J].电工技术，2020（1）：106-109，112.

[4]孟阳，车勇，赵强.300Mvar大型空冷调相机组封闭母线故障分析及改进措施[J].电工技术，2023（19）：111-113.

[5]欧阳森，于业辉，张真.考虑负荷重要程度含DG中压配电网电压调控策略[J].南方电网技术，2023，17（9）：120-131.