电网电压事故的预防与处理

摘要： 主要介绍了事故处理规程对电压事故的规定，阐明了电网电压不合格的危害、电网电压偏低及偏高的原因、电网电压调整措施、正常运行时变电站和配电所的调压原则及电网电压事故处理方法。

关键词： 电网电压事故 电压不合格的危害原因 调压措施 事故处理

一、事故处理规程对电网电压事故的规定

电压是电能质量的重要指标，事故处理规程规定：系统中枢点（即省调规定的电压监测母线，下同）电压超过规定的电压曲线数值±5%且持续时间超过1小时为构成障碍，超过2小时算作事故；若超过电压曲线规定值的±10%，并且持续时间超过30分钟也构成障碍，超过1小时也算作事故.电压事故处理由省调负责。

二、电网电压不合格的危害

1、对于电力用户

各种用电设备都是按照额定电压来设计制造的，这些设备在额定电压下运行能取得最佳效果，电压过大地偏离额定值，将对用户产生不良影响。

例如照明灯，其发光效率、光通量和使用寿命均与电压有关。当电压升高，白炽灯和日光灯的光通量将要增加，但使用寿命将缩短；反之，电压降低，则使光通量降低，灯发光不足，影响人的视力和工作效率。异步电动机的电磁转矩是与其端电压的平方成正比的，当电压降低10%时，电动机转速下降，转矩大约要降低19%。如果电动机拖动的机械负载不变，电压降低时，电动机转速下降，转差增大，定子电流也随之增大，发热增加，绕组温度增加，加速绝缘老化，使用寿命缩短；当端电压太低时，电动机可能停转，甚至在重载下不能启动。电炉等电热设备的出力大致与电压的平方成正比，电压降低就会延长电炉的冶炼时间，降低生产率。

2、对电网而言

电压降低会使电网的电能损耗增大。电压过低时还可能危及电网运行的稳定性，发生电压崩溃事故。而电压过高要影响设备的绝缘。

因此，保证用户处的电压接近额定值是电网运行调整的基本任务之一。

三、电网电压偏低及偏高的原因

1、电压偏低的原因

（1）供电网络或配电网络结构不合理，特别是一些农电线路送电距离太长，供电半径过大，导线截面太小，使线路电压损失太大。

（2）电网无功功率电源不足或无功补偿设备管理不善，长期失修、经常停用等，使无功平衡破坏，这是电网电压水平普遍下降的根本原因。

（3）变压器分接头位置放置不合理。

（4）电网接线不合理，负荷过重，负荷功率因数低，电力设备检修及线路故障等，均可能使电网电压下降。

2、电网电压偏高的原因

随着现代化电网的发展，20—30万KW大容量机组直接接入超高压电网，以及500KV超高压线路的投入运行，其线路充电功率较大，每百公里充电功率（电容性无功功率）约10万Kvar，使220KV—500KV超高压电网内无功过剩，使主网电压过高。这是电网发展的新课题。

四、电网电压调整措施

拥有充足的无功功率电源是保证电网有较好运行电压水平的必要条件。但要使所有用户处的电压质量都符合要求，还必须采用各种调压手段。就电力网而言，目前调整用户端电压的手段，主要采取如下措施：

（1）适当选择变压器的变比；

（2）改变线路参数R和X及改变无功功率分布，以减少网络的电压损耗。

为了保证中枢点电压变动不超过规定范围，在无功功率平衡的前提下，可以采用如下几种调压方法：

1、利用调整变压器分接头调压

改变变压器的变比可以升高或降低次级绕组的电压。它分两种方式，即无载调压和有载调压。

（1）无载调压

所谓无载调压，即是不带负荷调压，这种调压必须在变压器断开电源之后停电操作，改变变压器分接头，达到调整二次电压的目的。因为无载调压时需要停电，所以这种调压方式适用于季节性停电的变（配）电站。由于不能根据负荷变化，灵活调节电压，故许多城市电网对110KV及以上变压器都已逐步采用有载调压变压器。

（2）有载调压

有载调压变压器可以在带负荷运行的条件下切换其分接头，而且调压范围也较普通变压器大，调压级数多，调压范围可达额定电压的20%—30%。所以在110KV及以上变压器得到广泛应用，并随着农网改造二期工程的收尾，在农网中也得到了大力推广。

2、改变电力网的无功功率分布进行调压

改变电力网无功功率分布的办法是在输电线末端，靠近用户处装设并联的无功补偿设备。

电网的无功补偿设备主要有同期调相机、静电电容器、静止补偿器。

（1）同期调相机

同期调相机实质上就是只能发无功功率的发电机，它在过激运行时向系统供应感性无功功率，欠激运行时从系统吸取无功功率。所以改变同期调相机的励磁，可以平滑地改变它的无功功率的大小和方向，因而可以平滑地调节所在地区的电压，既可提高电压，也可降低电压。同期调相机可以装设自动调节励磁装置，能自动地在电网电压降低时增加输出的无功功率，以维持系统电压。特别是有强行励磁装置时，在系统故障时也能提高电网的电压，这对提高电网稳定性是有利的。但是同期调相机是旋转机械，运行维护比较复杂，有功损耗也大，投资费用较大。在我国常装在枢纽变电站。在国外，现在很少采用而改用静止补偿器。

(2)静电电容器

静电电容器可按三角形和星形接法接在变电站母线上，只能供给电网无功功率，而不能吸收无功功率。它供给的无功功率QC值与所在结点的电压U的平方成正比，即：

所以电压下降时，它供给的无功功率也减小，因此，在电网发生故障或其它原因而使电压下降时，其输出的无功功率反而减少，结果导致电网电压继续下降，这是静电电容器的缺点。静电电容器的装设容量可大可小，既可集中使用，又可分散装设就地供应无功功率，以降低线路上的功率损耗和电压损耗。静电电容器每单位容量的投资费用少，运行时的功率损耗也较小，维护也方便。为了在运行中调节电容器的功率，可将电容器连接成若干组，根据负荷变化，分组投入和切除。它广泛地应用在系统变电站和用户配电所中。

（3）静止补偿器

静止补偿器又称可控静止无功补偿器，是一种动态无功补偿电源。其特点是将可控的电抗器与静电电容器并联使用，电容器可发出无功功率，可控电抗器则可以吸收无功功率，可以按照负荷变化情况进行调节，因而使母线电压保持稳定。它能快速、平滑地调节电压，运行维护方便，功率损耗小，对不平衡的负荷变化可以作到分相补偿，对冲击负荷的适应性较强，我国500KV变电站大都安装了静止补偿器。

另外，对于目前一些离电厂较近的500KV的变电站，由于500KV进线线路充电功率较大，使得这类变电站主变压器的一次电压较高，为了使二次侧的电压符合要求，仅靠调整变压器分接开关有时很难奏效，因此通常会在二次侧母线上并联一些分组的电感线圈，以便根据电压的波动，适当增加无功功率和电压的损耗，达到降压的目的。

3、改变线路参数R和X的方法调压

电压损耗可近似为电压降的纵向分量：

从上式可知，在输送功率一定时，改变参数R和X的大小，可以改变电压损耗，起到调压作用。

（1）用串联电容补偿线路参数的方法调压

在高压电网中，通常电抗X比R大得多，用串联电容的方法，改变线路电抗以减小电压损耗。对于负荷功率因数低、输送功率较大、负荷波动大、导线截面较大的线路，串联电容器调压，效果尤其显著。

（2）按允许电压损耗选择导线截面

在低压电网中，用户很多又很分散，容量又不大，且导线截面较小，电压损耗中PR/U分量所占的比重较大，并联补偿和串联补偿不仅不经济，且均受到限制，对于这种电网，改变导线电阻将取得一定的调压效果。因此在低压电网的设计和建设中，按照规定的允许电压损耗，选择适当的导线截面，是保证用户电压质量的重要措施之一，随着农网改造二期工程的进行，这一措施得到了很大程度的落实，农网中，因导线截面小造成线路功率和电压损耗大的状况得到了很大程度的改善。

（3）用串联电感线圈增加线路无功功率和电压损耗的方法调压

对于一些输电距离远、输送功率大的500KV线路，由于线路的充电功率较大，整个线路呈现容性，功率因数高，使线路末端的电压很高，这时通常采用在线路上串联电感线圈的方法，吸收线路上过剩的容性无功，增加电压损耗，以达到调压的目的。

4、辅助性调压措施——通过变更发电机的励磁电流改变发电机的端电压来调整电压

这种方法一般可在额定电压的±5%范围内调节电压。对孤立电厂直接供电的小型电网，因线路不长，其电压损耗不大，故改变发电机电压就可满足用户的电压质量要求。但对多级变压的供电范围大的系统，仅借发电机调压一般不能满足要求。

五、正常运行时变电站和配电所的调压原则

正常运行时，装有有载调压变压器和无功补偿设备的变电站及配电所应主动根据省调（或地调）每季度编制下发的各电压中枢点允许电压变动范围（即电压曲线）进行电压调整。

从变压器的电压负荷关系，我们知道，用调节变压器分接头的方法调压时，随着分接头的升高，变压器的变比在减小，次级绕组的输出电压在升高，但在这个过程中，变压器自身的功率损耗，特别是无功功率损耗也在增加。也就是说，当电网因某种原因造成无功缺额时，通过调整变压器分接头的方法调压，将要增加电网的无功缺额，造成其它地区的电压继续下降。

因此，对既有有载调压变压器又有无功补偿设备的变电站及配电所，正常运行情况下具体的调压原则一般为：

1、电压降低时，优先考虑投入无功补偿设备，再调变压器分接头，但要避免向系统倒送无功功率。

2、电压升高时，优先考虑调整变压器分接头，再考虑退出无功补偿设备。

无功补偿设备的投、切要得到所属调度的同意。

六、电网电压事故处理

1、处理中枢点电压过低事故的措施

（1）令与低电压中枢点相邻近的发电厂和装有无功补偿设备的变电站增加无功出力，必要时可降低发电厂的有功出力（但频率要合格），增加无功出力。但处理位于远距离送电的受端中枢点电压过低时，应考虑增加受端发电厂的有功出力；

（2）令其它乃至全系统的发电机、调相机、静止补偿器、静电电容器均加满无功出力，但注意不要使本来就高的中枢点电压超过允许值；

若上述处理方法无效，中枢点电压仍然过低，则应限制用电，必要时可以拉闸。拉闸限负荷的原则顺序为：

Ⅰ、拉限电压低又超用电的地区负荷；

Ⅱ、拉限设备过载的供电区的负荷；

Ⅲ、按事故拉闸顺序拉闸限电。

2、处理中枢点电压过高事故的措施

（1）令与高电压中枢点相邻近的发电厂和装有调相机、静止补偿器和静电电容器的变电站降低无功出力至最低，调相机改为进相运行（吸收感性无功功率）；

（2）令其它乃至全系统的发电机和调相机、静止补偿器和静电电容器均降低无功出力，乃至最低，但不要使本来就低的中枢点电压低于允许值；

（3）令与高电压中枢点相邻近的发电厂带轻负荷的部分机组停机。

此外，为了保持电网稳定，防止发生电压崩溃事故，在系统中应设若干监视点，并规定电压下降的事故极限值。当电压监视点电压降至事故极限值时，发电厂和装有调相机的变电站的值班员应利用发电机和调相机的过负荷能力增加无功出力来维持电压，并报告省调。而省调应迅速增加（投入）系统所有的无功备用容量和有恢复提高电压效果的有功备用容量，必要时切除部分用户，来提高电压并消除上述设备的过负荷。