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提高配网电压质量方法研究

文档作者：杨玺文档来源：广东电网公司江门供电局		点击数：	更新时间： 2025年05月12日
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电能质量管理
[摘要]
关键词
0引言
提高配网电压质量方法研究
杨 玺
(广东电网公司江门供电局，广东江门 529000)
结合江门电网现状，分析造成配网电压质量低的原因，并针对性地采取了安装自动调压器、动态无功补偿装
置，加强小水电协调控制等技术措施，以提高电压质量。
电压质量自动调压器动态无功补偿小水电协调控制
随着江门地区经济的快速发展，工业负荷、农业负
荷、小城镇照明负荷迅速增加，江门电网部分配电线路电
压严重偏低。同时，江门地区大量小水电通过10kV线路
向电网供电，造成系统电压波动。2010年，江门供电局对
配电线路电压质量不合格原因进行了分析，采取了多项针
对性的措施。
1安装自动调压器
1．1 自动调压器的结构和原理
自动调压器是一种用来调节配电线路电压，改善配网
电压质量，保证末端电压在标准范围之内的电气设备。单
相电压调节器是一种带抽头的全自动线路调压器，主要由
1台有载调压装置和1台自耦变压器组成，如图1所示。
微机控制器连续输出信号触发触头，平滑地调节串联线圈
的匝数，使其输出电压保持在要求的范围内。调节范围为
目标电压的±l0 ，共分32个档位，从而使每步调压的
幅度为线路电压的0．625％ 。
图1单相调压器结构图
自动调压器使用方式灵活，2台单相调压器可组成
“V”型接线方式，以调节10kV线路电压， 调节范围为
±10 ，接线图和电压调节示意图如图2、图3所示；3
台单相调压器可组成“△ ”型接线方式，以调节1OkV线
路电压，调节范围为±15 ，接线图和电压调节示意图如
图4、图5所示。
收稿日期：2011—01—17
作者简介：杨玺(1986一)，主要从事电网运行管理工作。
图2 “V”型接线方式图 图3 “V”型接线电压示
图4 “／x”型接线方式图
CI UⅢ (1．15pu) BI
图5 “A”型接线电压示
线路传输电能过程中，若不加调节，则会使线路中端
或末端的电压质量会超出国家标准(电压波动范围±
5 )，如图6所示；若在电压下降至不可接受的地方安装
调压器，则会使整条线路的电压稳定在国家标准许可的范
围内，如图7所示。
主变 占 占 占 占 占 占
图6安装调压器前线路电压
压
图7安装调压器后线路电压
1．2自动调压器应用案例
10kV双合线是一条典型的农村电网供电线路，主
电工技术I 201 1 J 6期l27
玉 一
韵
翟 电能质量管理
干线长为23．2kin， 支线长为38．98kin。主干线为
IGJ95输电导线， 线路配变共有85台， 总容量为
6 345kVA，且多为容量小于100kVA的小型配变。整
条线路的中、末端有一定量的生产企业，其中永达机械
厂负荷最高、用电量最大。由于整条线路传输距离长，
因此在负荷高峰时，线路中、末端的电压严重偏低。测
得的线路中端的墟岗黄畜牧厂和线路末端的永达机械厂
24h内电压值见表1。
表1墟岗黄畜牧厂和永达机械厂电压值
永达机械厂／kV 9．6 9．1 9 6 9．2 9．3 9．3 9．3 9 1 8．6 8 8 8．9 8 7 9．5 9 3 9 8．9 8．9 9 l g．4 9 2 9．1 9．2 9 9 1
墟岗黄畜牧厂／kV 9．7 9．3 9．7 9．4 9 5 9．5 9．5 9．4 8 8 9 8．9 8．9 9．5 9 4 9．1 9 9 9．2 ‘j．4 9．3 9 2 2 9．2 9 2
选择调压器安装点的基本原则为：在线路负荷最大
时，测量沿线各段的用户电压。在第一个电压值低于允许
值处的前一段安装，在不超过用户最高允许电压的情况
下，尽可能向首端方向靠拢，以提升线路电压、降低线路
损耗；同时，安装点尽可能选择在负荷集中处的前端。对
于双合线，安装点选择在墟岗黄畜牧厂与永达机械厂之
间，因为墟岗黄畜牧厂前端电压质量基本能够满足国标要
求，同时，线路的主要低电压时刻集中在永达机械厂满负
荷运行时，所以调整永达机械厂和线路末端的电压，就能
达到调整整条线路电压的目的。
双合线末端总容量约为1 500kVA，负荷率一般为
40 左右，安装地点的负荷电流在35～100A，所以选择2
台额定电流为100A的单相调压器组成“V”型接线，调
整范围为±10 。墟岗黄畜牧厂、永达机械厂在自动调压
器安装前后的电压对比如图8所示。
— 一
8 rr T ⋯r 叶 ⋯ ：： r— r川r 1
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图8 安装调压器前后电压对比
从图8(a)中可看出，调压器工作后，墟岗黄畜牧厂的
电压上升，表明整条线路的电压都有所提高；从图8(b)中
可看出，调压器工作后，永压机械厂电压有明显变化，而
且非常稳定，表明线路末端的电压质量得到了很好控制。
2安装动态无功补偿装置
2．1电磁耦合式lOkV晶闸管动态无功补偿装置的原
理和结构
电磁耦合式10kV晶闸管动态无功补偿装置的结构如图9
所示。其主要由两部分组成：一部分是主电路，包括电磁耦
合变压器、晶闸管投切开关、补偿电容器组；另一部分是控
制系统，主要由数据采集与检测、参数计算和投切控制、触
发电路组成。中央控制器(EBP)根据检测单元采集到的当前
28l WWW．chinaet．net l电工技术
10kV系统的电流、电压计算出有功功率、无功功率、功率因
数、谐波含量等参数后，再将这些参数与设定的目标值比较
以产生投切控制信号，驱动晶闸管投切电容器向电网注入容
性无功功率，抵消1OkV系统感性负载产生的感性无功功
率，从而达到无功功率平衡、电压稳定的目的。
l波检测l ’ k— 稍合
匡 l
晶闸管及其』{晶闸管及其l l晶闸管及其
l保护模块1 I I保护模块2l l保护模块，
坚 鳗
照 ⋯一 ⋯ __I l
驱动信号n ；
图9 动态无功补偿装置结构图
电磁耦合式10kV晶闸管动态无功补偿装置利用成熟
的低压晶闸管动态无功补偿技术，采用电磁耦合方式实现
高压10kV系统的动态无功补偿。它与现有l0kV晶闸管
动态无功补偿系统相比，可靠性大大提高。由于电磁耦合
式10kV晶闸管动态无功补偿装置无需采用多个晶闸管串
联均压技术，彻底避免了晶闸管串联均压失败事故，使
1OkV无功补偿系统可靠性达到了低压无功补偿系统的水
平。装置具有以下特点：
(1)结构简单。只需增加1套电磁耦合系统，l套适用于
1OkV系统电流、电压检测和采样的控制系统，利用成熟的低
压动态无功补偿技术，就可实现10kV系统动态无功补偿。
(2)造价低。由于采用低压规格的晶闸管、补偿电容器，
因此与现有采用高压晶闸管、高压电容的10kV动态无功装
置相比，造价大大降低，有利于装置的推广和应用。
(3)功能全面。该装置除具有动态无功补偿功能外，
还具有谐波抑制、三相不平衡补偿等功能，能有效提高电
能质量。
(4)应用范围广。可安装于变电站内，也可安装于无
功功率波动频繁的用户侧，拆除电磁耦合系统后可直接用
于0．4kV低压系统。
电能质量管理
2．2应用案例
雅瑶站10kV系统主接线如图10所示，电磁耦合式
10kV晶闸管动态无功补偿装置安装于1OkV 2M 上。控制
系统通过采集502开关的电流量和52TV的电压量计算
1OkV 2M 系统的有功功率、无功功率、功率因数，再根据
设定值确定要投切的电容器组数。
图10 10kV系统主接线图
考虑到系统三相不平衡的特点和无功补偿的灵活性，
采用共补加分补的方式进行补偿。其中，共补为9组：容
量为45kvar的电容器1组，容量为90kvar的电容器1
组，容量为180kvar的电容器7组；分补为3路：容量为
15kvar的电容器3路。该动态补偿装置容量为1 440kvar，
与容量为4 000kvar的#3电容器组配合使用，基本能满
足l0kV 2M动态无功补偿的需求。
电磁耦合式10kV晶闸管动态无功补偿装置按传统户
外箱式变压器结构设计，如图11所示。整个箱体分为低
压室、变压器室和高压室。低压室主要用于安装低压补偿
电容器组和低压开关；变压器室主要用于安装耦合变压器
本体；高压室主要用于安装进线电缆和高压开关。
变压器室 补偿柜D2I补偿柜1)3l
喜l高压柜G1 l 耍 低 压 低压室 薹G2 I 柜 Dl 补偿柜D4l补偿柜D5l
图11动态无功补偿装置平面布置图
电磁耦合式10kV晶闸管动态无功补偿装置自投运以
来运行安全稳定。动态无功补偿装置安装前后10kV母线
电压对比如图12所示。
3加强小水电协调控制
3．1小水电协调控制措施
小水电大部分是径流电站，其发电量受季节影响较
大，易造成系统电压波动，影响电压质量。
江门供电局积极发挥大调度的优势，通过调度自动化
系统、计量自动化系统等先进手段实时监测小水电上网线
路上各专用配变、公用配变、分支线路的负荷和电压；并
根据当日的负荷曲线通过科学合理的预测方法预测出下一
日的负荷曲线，作为水电站下一H安排发电的依据。水电
站可根据曲线在负荷低谷期控制机组出力，若该线路上有
多个水电站上网，则优先安排具有调节能力的大机组发
电，控制无调节能力的小机组出力；当小水电上网线路电
压偏高时，调度员可临时调整水电站发电机的出力。
时钾
图1 2动态无功补偿装置安装前后1 OkV母线电压对比图
3．2小水电协调控制应用案例
以恩平地区小水电集中上网的ll0kV大槐站10kV那农
线为例，该线路负荷主要集中在大槐站至七星圹T处。供电
局首先通过调度自动化系统测量那农线的当日负荷曲线，再
通过计量自动化系统测量七星圹T处的当日电压曲线，并将
曲线发给该线的小水电站作为下一日发电的依据。小水电站
根据预先分配的减少出力份额和顺序，在电压曲线偏高的时
段控制机组出力。在实际运行中，线路电压偏高时，调度员
可根据小水电出力的情况临时加以干预，以降低线路电压。
10kV那农线协调控制前后电压对比见表2。
表2 1OkV那农线协调控制前后电压对比(部分) kV
4运行效果
江门电网通过安装自动调压变压器、安装10kV动态
无功补偿装置、加强小水电协调控制等措施后，提高了配
网电压质量。2010年8月全网c类电压监测点电压合格率
同2009年8月同期对比情况见表3。
表3 C类电压监测点电压合格率对比
(下转第32页)
电工技术I 2011 1 6期l29
电能质量管理
(1)电力系统规划设计方面，应合理规划电源、传输
网络、负荷，尽可能提高网络传输能力和增强负荷中心电
源对电压的调控能力，电网结构应保证运行时的灵活性，
做好电网的无功功率规划等。
(2)电力系统调度运行方面，应加强电网的统一管
理、负荷预测和电压安全分析和监测工作等。
(3)其它方面，如改进继电保护和自动装置常规的整
定校正方式，实行电压稳定的分层和分区控制方式，采用
静止无功补偿器(SVC)和静止无功发生器(SVG)，正确调
整有载调压变压器分接头，改善发电机的励磁调节特性，
开发智能型切负荷保护装置等。
4提高电压稳定性的实用方法
从根本上说，提高系统的稳定性应深入研究系统失稳
的机理，对于不同的失稳机制制定不同的控制措施。结合
经验，提高电压稳定性的实用方法主要为：
(1)充分考虑发电机组的作用。在系统电压严重下降
的情况下，保持尽可能多的发电机组运行极为重要，因为
发电机和励磁机的过负荷能力可延缓电压崩溃的时间。
(2)充分发挥并联电容器等无功补偿装置的作用。
(3)系统在较高的电压水平下运行。系统在较高的电
压水平下运行不会增大无功储备，却减少了无功需求，因
此使发电机组预留出更多的无功储备，为运行人员预留了
控制电压。
(4)事故情况下的低电压甩负荷是终止电压进一步下
降的有效措施。
5 电压稳定研究的展望
电压稳定性的本质是动态问题，而静态方法没有反映
各动态元件的动态机理，不能解释电压稳定性破坏中的许
多问题，因此，电压稳定机理研究的重点已从静态转向电
压稳定动态，同时对负荷动态特性的研究也是当前研究的
热点和难点。如果在动态特性的研究上不能取得突破，那
么电压稳定实用工具只能局限于基于静态理论的分析方
法。此外，将新理论、方法引入电力系统电压稳定研究也
是一个趋势。例如，分岔理论的引入就为动态电压稳定分
析提供了新思路。奇异诱导分岔是电压稳定动态分析中经
常涉及到的动态分岔之一，而电压稳定指标中计算奇异诱
导分岔边界的很少，尚无适合在线计算的快速算法，因此
推导计算考虑奇异诱导型分岔点的改进电压稳定指标是很
有意义的尝试。
6结束语
电压稳定研究的最终目的是寻找一种有效的方法来
分析实际电力系统的稳定程度、找出薄弱环节、提出改
善系统稳定的措施和紧急状态下的应变策略，从而防止
电压崩溃的产生。为此，本文就电压稳定问题进行了阐
述，重点对电压稳定的分析方法进行了讨论和研究。虽
然目前对电压稳定的研究取得了一定的成果，但对其本
质及与功角稳定的关系仍缺乏全面的认识，研究方法和
理论还不够完善和全面，因此还需要继续开展深入的研
究工作。
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