電網(wǎng)電壓事故的預防與處理

一、事故處理規程對電網(wǎng)電壓事故的規定

電壓是電能質(zhì)量的重要指標，事故處理規程規定：系統中樞點(diǎn)（即省調規定的電壓監測母線(xiàn)，下同）電壓超過(guò)規定的電壓曲線(xiàn)數值±5%且持續時(shí)間超過(guò)1小時(shí)為構成障礙，超過(guò)2小時(shí)算作事故；若超過(guò)電壓曲線(xiàn)規定值的±10%，并且持續時(shí)間超過(guò)30分鐘也構成障礙，超過(guò)1小時(shí)也算作事故.電壓事故處理由省調負責。

二、電網(wǎng)電壓不合格的危害

1、對于電力用戶(hù)

各種用電設備都是按照額定電壓來(lái)設計制造的，這些設備在額定電壓下運行能取得最佳效果，電壓過(guò)大地偏離額定值，將對用戶(hù)產(chǎn)生不良影響。

例如照明燈，其發(fā)光效率、光通量和使用壽命均與電壓有關(guān)。當電壓升高，白熾燈和日光燈的光通量將要增加，但使用壽命將縮短；反之，電壓降低，則使光通量降低，燈發(fā)光不足，影響人的視力和工作效率。異步電動(dòng)機的電磁轉矩是與其端電壓的平方成正比的，當電壓降低10%時(shí)，電動(dòng)機轉速下降，轉矩大約要降低19%。如果電動(dòng)機拖動(dòng)的機械負載不變， 分析儀| 溶氧計| 電導度計| PH計| 酸堿計| 糖度計| 鹽度計| 酸堿度計電壓降低時(shí)，電動(dòng)機轉速下降，轉差增大，定子電流也隨之增大，發(fā)熱增加，繞組溫度增加，加速絕緣老化，使用壽命縮短；當端電壓太低時(shí)，電動(dòng)機可能停轉，甚至在重載下不能啟動(dòng)。電爐等電熱設備的出力大致與電壓的平方成正比，電壓降低就會(huì )延長(cháng)電爐的冶煉時(shí)間，降低生產(chǎn)率。

2、對電網(wǎng)而言

電壓降低會(huì )使電網(wǎng)的電能損耗增大。電壓過(guò)低時(shí)還可能危及電網(wǎng)運行的穩定性，發(fā)生電壓崩潰事故。而電壓過(guò)高要影響設備的絕緣。

因此，保證用戶(hù)處的電壓接近額定值是電網(wǎng)運行調整的基本任務(wù)之一。

三、電網(wǎng)電壓偏低及偏高的原因

1、電壓偏低的原因

（1）供電網(wǎng)絡(luò )或配電網(wǎng)絡(luò )結構不合理，特別是一些農電線(xiàn)路送電距離太長(cháng)，供電半徑過(guò)大，導線(xiàn)截面太小，使線(xiàn)路電壓損失太大。

（2）電網(wǎng)無(wú)功功率電源不足或無(wú)功補償設備管理不善，長(cháng)期失修、經(jīng)常停用等，使無(wú)功平衡破壞，這是電網(wǎng)電壓水平普遍下降的根本原因。

（3）變壓器分接頭位置放置不合理。

（4）電網(wǎng)接線(xiàn)不合理，負荷過(guò)重，負荷功率因數低，電力設備檢修及線(xiàn)路故障等，均可能使電網(wǎng)電壓下降。

2、電網(wǎng)電壓偏高的原因

隨著(zhù)現代化電網(wǎng)的發(fā)展，20—30萬(wàn)KW大容量機組直接接入超高壓電網(wǎng)，以及500KV超高壓線(xiàn)路的投入運行，其線(xiàn)路充電功率較大，每百公里充電功率（電容性無(wú)功功率）約10萬(wàn)Kvar，使220KV—500KV超高壓電網(wǎng)內無(wú)功過(guò)剩，使主網(wǎng)電壓過(guò)高。這是電網(wǎng)發(fā)展的新課題。

四、電網(wǎng)電壓調整措施

擁有充足的無(wú)功功率電源是保證電網(wǎng)有較好運行電壓水平的必要條件。但要使所有用戶(hù)處的電壓質(zhì)量都符合要求，還必須采用各種調壓手段。就電力網(wǎng)而言，目前調整用戶(hù)端電壓的手段，主要采取如下措施：

（1）適當選擇變壓器的變比；

（2）改變線(xiàn)路參數R和X及改變無(wú)功功率分布，以減少網(wǎng)絡(luò )的電壓損耗。

為了保證中樞點(diǎn)電壓變動(dòng)不超過(guò)規定范圍，在無(wú)功功率平衡的前提下，可以采用如下幾種調壓方法：

1、利用調整變壓器分接頭調壓

改變變壓器的變比可以升高或降低次級繞組的電壓。它分兩種方式，即無(wú)載調壓和有載調壓。

（1）無(wú)載調壓

所謂無(wú)載調壓，即是不帶負荷調壓，這種調壓必須在變壓器斷開(kāi)電源之后停電操作，改變變壓器分接頭，達到調整二次電壓的目的。因為無(wú)載調壓時(shí)需要停電，所以這種調壓方式適用于季節性停電的變（配）電站。由于不能根據負荷變化，靈活調節電壓，故許多城市電網(wǎng)對110KV及以上變壓器都已逐步采用有載調壓變壓器。

（2）有載調壓

有載調壓變壓器可以在帶負荷運行的條件下切換其分接頭，而且調壓范圍也較普通變壓器大，調壓級數多，調壓范圍可達額定電壓的20%—30%。所以在110KV及以上變壓器得到廣泛應用，并隨著(zhù)農網(wǎng)改造二期工程的收尾，在農網(wǎng)中也得到了大力推廣。

2、改變電力網(wǎng)的無(wú)功功率分布進(jìn)行調壓

改變電力網(wǎng)無(wú)功功率分布的辦法是在輸電線(xiàn)末端，靠近用戶(hù)處裝設并聯(lián)的無(wú)功補償設備。

電網(wǎng)的無(wú)功補償設備主要有同期調相機、靜電電容器、靜止補償器。

（1）同期調相機

同期調相機實(shí)質(zhì)上就是只能發(fā)無(wú)功功率的發(fā)電機，它在過(guò)激運行時(shí)向系統供應感性無(wú)功功率，欠激運行時(shí)從系統吸取無(wú)功功率。所以改變同期調相機的勵磁，可以平滑地改變它的無(wú)功功率的大小和方向，因而可以平滑地調節所在地區的電壓，既可提高電壓，也可降低電壓。同期調相機可以裝設自動(dòng)調節勵磁裝置，能自動(dòng)地在電網(wǎng)電壓降低時(shí)增加輸出的無(wú)功功率，以維持系統電壓。特別是有強行勵磁裝置時(shí)，在系統故障時(shí)也能提高電網(wǎng)的電壓，這對提高電網(wǎng)穩定性是有利的。但是同期調相機是旋轉機械，運行維護比較復雜，有功損耗也大，投資費用較大。在我國常裝在樞紐變電站。在國外，現在很少采用而改用靜止補償器。

(2)靜電電容器

靜電電容器可按三角形和星形接法接在變電站母線(xiàn)上，只能供給電網(wǎng)無(wú)功功率，而不能吸收無(wú)功功率。它供給的無(wú)功功率QC值與所在結點(diǎn)的電壓U的平方成正比，即：

所以電壓下降時(shí)，它供給的無(wú)功功率也減小，因此，在電網(wǎng)發(fā)生故障或其它原因而使電壓下降時(shí)，其輸出的無(wú)功功率反而減少，結果導致電網(wǎng)電壓繼續下降，這是靜電電容器的缺點(diǎn)。靜電電容器的裝設容量可大可小，既可集中使用，又可分散裝設就地供應無(wú)功功率，以降低線(xiàn)路上的功率損耗和電壓損耗。靜電電容器每單位容量的投資費用少，運行時(shí)的功率損耗也較小，維護也方便。為了在運行中調節電容器的功率，可將電容器連接成若干組，根據負荷變化，分組投入和切除。它廣泛地應用在系統變電站和用戶(hù)配電所中。

（3）靜止補償器

靜止補償器又稱(chēng)可控靜止無(wú)功補償器，是一種動(dòng)態(tài)無(wú)功補償電源。其特點(diǎn)是將可控的電抗器與靜電電容器并聯(lián)使用，電容器可發(fā)出無(wú)功功率，可控電抗器則可以吸收無(wú)功功率，可以按照負荷變化情況進(jìn)行調節，因而使母線(xiàn)電壓保持穩定。它能快速、平滑地調節電壓，運行維護方便，功率損耗小，對不平衡的負荷變化可以作到分相補償，對沖擊負荷的適應性較強，我國500KV變電站大都安裝了靜止補償器。

另外，對于目前一些離電廠(chǎng)較近的500KV的變電站，由于500KV進(jìn)線(xiàn)線(xiàn)路充電功率較大，使得這類(lèi)變電站主變壓器的一次電壓較高，為了使二次側的電壓符合要求，僅靠調整變壓器分接開(kāi)關(guān)有時(shí)很難奏效，因此通常會(huì )在二次側母線(xiàn)上并聯(lián)一些分組的電感線(xiàn)圈，以便根據電壓的波動(dòng)，適當增加無(wú)功功率和電壓的損耗，達到降壓的目的。

3、改變線(xiàn)路參數R和X的方法調壓

電壓損耗可近似為電壓降的縱向分量：

從上式可知，在輸送功率一定時(shí)，改變參數R和X的大小，可以改變電壓損耗，起到調壓作用。

（1）用串聯(lián)電容補償線(xiàn)路參數的方法調壓

在高壓電網(wǎng)中，通常電抗X比R大得多，用串聯(lián)電容的方法，改變線(xiàn)路電抗以減小電壓損耗。對于負荷功率因數低、輸送功率較大、負荷波動(dòng)大、導線(xiàn)截面較大的線(xiàn)路，串聯(lián)電容器調壓，效果尤其顯著(zhù)。

（2）按允許電壓損耗選擇導線(xiàn)截面

在低壓電網(wǎng)中，用戶(hù)很多又很分散，容量又不大，且導線(xiàn)截面較小，電壓損耗中PR/U分量所占的比重較大，并聯(lián)補償和串聯(lián)補償不僅不經(jīng)濟，且均受到限制，對于這種電網(wǎng)，改變導線(xiàn)電阻將取得一定的調壓效果。因此在低壓電網(wǎng)的設計和建設中，按照規定的允許電壓損耗，選擇適當的導線(xiàn)截面，是保證用戶(hù)電壓質(zhì)量的重要措施之一，隨著(zhù)農網(wǎng)改造二期工程的進(jìn)行，這一措施得到了很大程度的落實(shí)，農網(wǎng)中，因導線(xiàn)截面小造成線(xiàn)路功率和電壓損耗大的狀況得到了很大程度的改善。

（3）用串聯(lián)電感線(xiàn)圈增加線(xiàn)路無(wú)功功率和電壓損耗的方法調壓

對于一些輸電距離遠、輸送功率大的500KV線(xiàn)路，由于線(xiàn)路的充電功率較大，整個(gè)線(xiàn)路呈現容性，功率因數高，使線(xiàn)路末端的電壓很高，這時(shí)通常采用在線(xiàn)路上串聯(lián)電感線(xiàn)圈的方法，吸收線(xiàn)路上過(guò)剩的容性無(wú)功，增加電壓損耗，以達到調壓的目的。

4、輔助性調壓措施——通過(guò)變更發(fā)電機的勵磁電流改變發(fā)電機的端電壓來(lái)調整電壓

這種方法一般可在額定電壓的±5%范圍內調節電壓。對孤立電廠(chǎng)直接供電的小型電網(wǎng)，因線(xiàn)路不長(cháng)，其電壓損耗不大，故改變發(fā)電機電壓就可滿(mǎn)足用戶(hù)的電壓質(zhì)量要求。但對多級變壓的供電范圍大的系統，僅借發(fā)電機調壓一般不能滿(mǎn)足要求。

五、正常運行時(shí)變電站和配電所的調壓原則

正常運行時(shí)，裝有有載調壓變壓器和無(wú)功補償設備的變電站及配電所應主動(dòng)根據省調（或地調）每季度編制下發(fā)的各電壓中樞點(diǎn)允許電壓變動(dòng)范圍（即電壓曲線(xiàn)）進(jìn)行電壓調整。

從變壓器的電壓負荷關(guān)系，我們知道，用調節變壓器分接頭的方法調壓時(shí)，隨著(zhù)分接頭的升高，變壓器的變比在減小，次級繞組的輸出電壓在升高，但在這個(gè)過(guò)程中，變壓器自身的功率損耗，特別是無(wú)功功率損耗也在增加。也就是說(shuō)，當電網(wǎng)因某種原因造成無(wú)功缺額時(shí)，通過(guò)調整變壓器分接頭的方法調壓，將要增加電網(wǎng)的無(wú)功缺額，造成其它地區的電壓繼續下降。

因此，對既有有載調壓變壓器又有無(wú)功補償設備的變電站及配電所，正常運行情況下具體的調壓原則一般為：

1、電壓降低時(shí)，優(yōu)先考慮投入無(wú)功補償設備，再調變壓器分接頭，但要避免向系統倒送無(wú)功功率。

2、電壓升高時(shí)，優(yōu)先考慮調整變壓器分接頭，再考慮退出無(wú)功補償設備。

無(wú)功補償設備的投、切要得到所屬調度的同意。

六、電網(wǎng)電壓事故處理

1、處理中樞點(diǎn)電壓過(guò)低事故的措施

（1）令與低電壓中樞點(diǎn)相鄰近的發(fā)電廠(chǎng)和裝有無(wú)功補償設備的變電站增加無(wú)功出力，必要時(shí)可降低發(fā)電廠(chǎng)的有功出力（但頻率要合格），增加無(wú)功出力。但處理位于遠距離送電的受端中樞點(diǎn)電壓過(guò)低時(shí)，應考慮增加受端發(fā)電廠(chǎng)的有功出力；

（2）令其它乃至全系統的發(fā)電機、調相機、靜止補償器、靜電電容器均加滿(mǎn)無(wú)功出力，但注意不要使本來(lái)就高的中樞點(diǎn)電壓超過(guò)允許值；

若上述處理方法無(wú)效，中樞點(diǎn)電壓仍然過(guò)低，則應限制用電，必要時(shí)可以拉閘。拉閘限負荷的原則順序為：

Ⅰ、拉限電壓低又超用電的地區負荷；

Ⅱ、拉限設備過(guò)載的供電區的負荷；

Ⅲ、按事故拉閘順序拉閘限電。

2、處理中樞點(diǎn)電壓過(guò)高事故的措施

（1）令與高電壓中樞點(diǎn)相鄰近的發(fā)電廠(chǎng)和裝有調相機、靜止補償器和靜電電容器的變電站降低無(wú)功出力至最低，調相機改為進(jìn)相運行（吸收感性無(wú)功功率）；

（2）令其它乃至全系統的發(fā)電機和調相機、靜止補償器和靜電電容器均降低無(wú)功出力，乃至最低，但不要使本來(lái)就低的中樞點(diǎn)電壓低于允許值；

（3）令與高電壓中樞點(diǎn)相鄰近的發(fā)電廠(chǎng)帶輕負荷的部分機組停機。

此外，為了保持電網(wǎng)穩定，防止發(fā)生電壓崩潰事故，在系統中應設若干監視點(diǎn)，并規定電壓下降的事故極限值。當電壓監視點(diǎn)電壓降至事故極限值時(shí)，發(fā)電廠(chǎng)和裝有調相機的變電站的值班員應利用發(fā)電機和調相機的過(guò)負荷能力增加無(wú)功出力來(lái)維持電壓，并報告省調。而省調應迅速增加（投入）系統所有的無(wú)功備用容量和有恢復提高電壓效果的有功備用容量，必要時(shí)切除部分用戶(hù)，來(lái)提高電壓并消除上述設備的過(guò)負荷。