電網(wǎng)低電壓運行帶來的危害與預防控制措施

1、電網(wǎng)低電壓運行帶來的危害與預防控制措施彭麗芳 肖海毅(江西萍鄉(xiāng)供電公司，江西 萍鄉(xiāng) 337000) 摘 要:電網(wǎng)運行輸送電力過程中，需要確保電力供應的電壓與頻率。過線路、變壓器輸送電力時，將產(chǎn)生電壓降，使線路的受端電壓較送端電壓低一定數(shù)值。本人分析了電網(wǎng)運行過程中低電壓可能造成的危害，針對低電壓的產(chǎn)生提出了預防控制原則，并分析探討了相應的控制措施。 關鍵詞:電網(wǎng);低電壓運行;危害;預防;控制 中圖分類號：TM73 文獻標識碼：A 文章編號：1009-0118（2013）02-0073-01 一、電網(wǎng)運行中低電壓的危害（1） 燒毀電動機研究表明，在電動機運行過程中，電壓過低超過20%，將使電動機

2、轉動力矩減少大概36%，同時使電流增大20%-25%，電動機線圈溫度升高超過15度，嚴重時使機械設備停止運轉或無法啟動，甚至燒毀電動機。對于交流接觸器、繼電器等，會使操作控制失靈、觸頭燒壞或產(chǎn)生熔焊等后果，影響設備正常運行。（2） 家用電器受損根據(jù)研究結果，當電壓下降約5%時，普通電燈的照明亮度將下降約18%；當電壓下降約10%時，電燈照明的亮度下降約為35%；當電壓降低20%時，日光燈會出現(xiàn)無法啟動的情況。同時低電壓還可能引起其他家用電器無法啟動，還可能縮短電器的使用時間，電壓過低還可能燒毀家用電器。（3） 增大線損在電力輸送過程中，當電能為一定數(shù)值時，電壓的降低，會導致電流相應增加，從而引

3、起線損的增大。在輸送功率恒定的情況下，如果電壓降低，會增加電流值，而線路引起的損耗與電流的二次方呈正相關。所以電網(wǎng)運行中的低電壓會大幅度增加線路損耗。（4） 降低電力系統(tǒng)的靜態(tài)特級暫態(tài)穩(wěn)定性由于電壓降低，相應降低線路輸送極限容量，因而降低了穩(wěn)定性，電壓過低可能發(fā)生電壓崩潰事故。如果區(qū)域性無功補償不足，無功的缺額只能由電壓降低來補償，導致無功缺額越來越大，電壓越來越低，直至崩潰。當電網(wǎng)電壓降低至額定電壓的70%以下，電力系統(tǒng)的無功靜態(tài)穩(wěn)定性會受到嚴重影響，很大幾率會發(fā)生電壓崩潰，導致輸電線路負荷持續(xù)增加，形成不良循環(huán)，導致供電區(qū)域的大面積停電事故發(fā)生。（5） 發(fā)電機出力降低當電壓降低超過5%時，

4、發(fā)電機的出力也會發(fā)生明顯降低。當電壓降低10%-15%時，發(fā)電機的允許過電流為5%，發(fā)電機的輸出功率相應的減少5%-10%。而當電壓降低為15%時，如果功率因數(shù)不發(fā)生變化，輸變電系統(tǒng)輸送電力的有功負荷能力降低15%。如果電網(wǎng)運行中的視在功率保持不變，則線路運行輸送的有功負荷還會繼續(xù)降低。 當電壓較低時，正常運行時的三相負荷平衡狀態(tài)就會發(fā)生變化，由于負荷不平衡和三次諧波電流的作用，并產(chǎn)生零序電流和零序電壓，會使電網(wǎng)及設備的無功負荷增加，降低功率因素，增加損耗。2、 低電壓預控措施（1） 提高用戶功率因數(shù)國際研究資料表明，電力系統(tǒng)中用戶的功率因數(shù)已經(jīng)達到0.96-0.99；在我國上海地區(qū)的電力資料

5、中，很多用戶功率因數(shù)也已經(jīng)達到了0.95-0.98。提高用戶功率因數(shù)能夠有效防止電網(wǎng)運行中低電壓的發(fā)生，還能夠有效減少線路有功損耗。設有110kV跑蘆線線路選用LGJ-150型導線（r0=0.0834/km,x0=0.165/km）線路全長17.5km，輸送有功功率40MW，無功功率30Mvar，下面分別計算在無功補償前及無功補償后線路的功率損耗和應補償?shù)臒o功功率。本例只計算導線電阻的有功損耗，不考慮線路充電功率、無功功率損耗等其他因素。1、 P=40MW，無功Q=30Mvar，視在功率S=50MVA，輸電線路損耗 。2、假設無功補償為20MVAR，此時有功功率P=40MW，無功功率Q=10M

6、var，視在功率S=41.23MVA，功率損耗：。補償前后有功損耗相差97KW。由計算結果可知補償無功功率20Mvar后每小時可降低線損97KWH，假設線路年利用率為7000小時，則降低損耗679MW，以0.6元/度的電價計算則一年可節(jié)約40.74萬元。以萍鄉(xiāng)電網(wǎng)目前高峰負荷平均450MW，低谷負荷平均320MW的負荷水平來說，合理的無功優(yōu)化能為萍鄉(xiāng)供電公司帶來每年數(shù)百萬元的經(jīng)濟效益。（二）增加無功補償裝置 為了補償系統(tǒng)的無功損耗，可以在變電系統(tǒng)及輸電線路中安裝必要的無功補償裝置，主要的無功補償裝置有：1、 同步調(diào)相機。同步調(diào)相機實質(zhì)上是空載運行的同步電動機。在過勵磁運行時，它向系統(tǒng)供給無功功

7、率，能提高系統(tǒng)電壓；在欠勵磁運行時，則從系統(tǒng)吸收無功功率，可降低系統(tǒng)電壓。2、 電力電容器。電力電容器只能作為無功電源，向系統(tǒng)供給無功功率。電力電容器在原理上相當于產(chǎn)生容性無功電流的發(fā)電機。其無功補償?shù)脑硎前丫哂腥菪怨β守摵刹⒙?lián)在同一電容器上，能量在兩種負荷間相互轉換。這樣，電網(wǎng)中的變壓器和輸電線路的負荷降低，從而輸出有功能力增加。在輸出一定有功功率的情況下，供電系統(tǒng)的損耗降低。比較起來電容器是減輕變壓器、供電系統(tǒng)和工業(yè)配電負荷的最簡便、最經(jīng)濟的方法。因此，電容器作為電力系統(tǒng)的無功補償勢在必行。當前，采用并聯(lián)電容器作為無功補償裝置已經(jīng)非常普遍。3、靜止補償器。靜止補償器由電力電容器和可調(diào)電抗

8、器組成，并聯(lián)在降壓的低壓母線上。電容器吸收容性無功功率，靜止補償器根據(jù)母線電壓的高低自動控制可調(diào)電抗器吸收的感性無功功率的大小，從而控制裝置發(fā)出或吸收的感性無功功率的大小，進而達到穩(wěn)定電壓的目的。預防與控制電網(wǎng)運行低電壓的第二條原則則是以調(diào)壓設備進行電壓調(diào)節(jié)。這樣的措施能夠實現(xiàn)調(diào)節(jié)電力負荷變化中引起的電壓下降，還能夠有效調(diào)節(jié)輸電線路中終端輸出電壓的不穩(wěn)定性。（三）其他調(diào)壓措施 調(diào)節(jié)勵磁電流以改變發(fā)電機端電壓、適當選擇變壓器的變化、改變線路的參數(shù)、改變無功功率的分布等；控制無功功率的產(chǎn)生和損耗及無功功率的流動可以實現(xiàn)調(diào)整電壓。常用的進行無功功率和電壓調(diào)整的裝置是發(fā)電機和調(diào)壓變壓器。1、 發(fā)電機。

9、發(fā)電機是電壓控制的基本手段，自動電壓調(diào)節(jié)裝置通過調(diào)節(jié)勵磁，使發(fā)電機端電壓保持在允許值范圍內(nèi)。由式（1-1）作出發(fā)電機的P-Q極限圖。圖1 發(fā)電機的P-Q極限從圖中可以看出，發(fā)電機只有在額定電壓、電流和功率因數(shù)下運行時視在功率才能達到額定值，這樣其容量就可以得到最充分的利用。當系統(tǒng)無功電源不足時，只有使發(fā)電機在低功率因數(shù)下運行，從而多發(fā)出無功功率以提高電力網(wǎng)的電壓水平；當系統(tǒng)無功電源充足時，只有使發(fā)電機在高功率因數(shù)下運行，從而少發(fā)出無功功率以恒定電力網(wǎng)的電壓水平。但不論發(fā)電機在何種功率因數(shù)下運行，其運行點不應越出P-Q極限曲線的范圍。在電力系統(tǒng)中若由發(fā)電機發(fā)出大量的無功電源，不但降低發(fā)電機的效率，同時，發(fā)電機端的電壓也將提高，而且也增加了大量的功率損耗。2、調(diào)壓變壓器。改變變壓器高壓側繞組的分接頭，即可改變變壓器的變比，從而改變中低壓側的電壓。目前大部分變壓均采用調(diào)整高壓側分接頭的方式，電壓調(diào)整范圍一般為額定電壓的+-10%。3、 結束語 電網(wǎng)運行過程中低電壓會對電力網(wǎng)絡運行與設備正常工作造成嚴重的不良影響，必須采取相應的預防與控制措施，將低電壓運行的危害消除，確保電力系統(tǒng)運行的安全性與可靠性。