高效解決低壓系統(tǒng)供電電壓?jiǎn)栴}

李育毅

（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司潮州供電局，廣東 潮州 521000）

1 Yyn0配變的電壓?jiǎn)栴}

中低壓配電運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定變壓器的三相負(fù)荷應(yīng)力求平衡，不平衡度不應(yīng)大于15%，不符合上述規(guī)定時(shí)，應(yīng)及時(shí)調(diào)整負(fù)荷。潮州供電局對(duì)計(jì)量系統(tǒng)導(dǎo)出年度高峰負(fù)荷時(shí)段配變的負(fù)荷及電壓數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，三相負(fù)荷不平衡大于15%的配變中，配變首端電壓相間偏差為5 V及以上占32.13%，電壓差為5 V以下占67.87%，其中聯(lián)結(jié)組別為Yyn0 的配電變壓器（以下簡(jiǎn)稱Yyn0 配變）占74.36%。三相負(fù)荷不平衡小于15%的配變中，配變首端相間電壓差為5 V及以上占14.01%，其中Yyn0 配變占75.77%。即配變?nèi)嘭?fù)荷不平衡大于15%或小于15%，首端電壓偏差為5 V 及以上的配變中，Yyn0 配變占比約在74%，配變首端電壓不平衡跟Yyn0配變存在高度相關(guān)。三相負(fù)荷不平衡大于15%的配變首端電壓偏差為5 V 及以上占比32.13%，比三相負(fù)荷不平衡小于15%的配變占比高18.12%，配變首端電壓不平衡與配變?nèi)嘭?fù)荷不平衡弱相關(guān)。

考慮系統(tǒng)負(fù)荷谷期10 kV 線路的壓降，取配變首端相電壓245 V 及以上為首端電壓過(guò)高?？紤]農(nóng)村地區(qū)0.4 kV 低壓線路首末端電壓降在負(fù)荷高峰期約為20 V，取配變首端相電壓218 V 為電壓較低（末端用戶電壓可能在198 V 及以下）。進(jìn)一步比對(duì)分析年度高峰負(fù)荷月極值電壓情況，發(fā)現(xiàn)配變首端最高電壓在245 V及以上，Yyn0配變占66.98%。配變首端最低電壓在218 V 及以下，Yyn0 配變占46.59%。配變首端相間電壓差為5 V 及以上，Yyn0配變占64.64%。末端用戶電壓低于198 V 的配變，Yyn0 配變占36.36%。配變臺(tái)賬中Yyn0 配變占比31.39%，配變首端電壓過(guò)高及較低、相間電壓差值大、末端用戶低電壓的Yyn0配變占比均高于其他配變的臺(tái)賬占比。

2 解決“低電壓”臺(tái)區(qū)措施

電壓管理人員根據(jù)綜合配變?nèi)嘭?fù)載率、首端電壓、供電半徑、低壓出線回?cái)?shù)及低壓線徑、“低電壓”用戶位置分布等數(shù)據(jù)分析“低電壓”原因，常規(guī)的解決辦法如表1 所示。表1 的解決辦法，能較快解決大部分用戶“低電壓”問題，但缺少對(duì)Yyn0配變本體原因引起“低電壓”問題的分析，特別是Yyn0配變首端電壓漂移和以上“低電壓”原因綜合發(fā)生時(shí)，難以落實(shí)從源頭治理的思路。

表1 “低電壓”原因和針對(duì)性措施

3 標(biāo)準(zhǔn)的不足

GB/T 12325—2008《電能質(zhì)量供電電壓偏差》規(guī)定“20 kV 及以下三相供電電壓偏差為標(biāo)稱電壓的±7%”[1]，DLT 1053—2017《電能質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督規(guī)程》規(guī)定“帶地區(qū)供電負(fù)荷的變電站20 kV 及以下母線正常運(yùn)行電壓允許偏差為0～+7%”[2]，即10 kV系統(tǒng)首端電壓和10 kV 供電用戶電壓，現(xiàn)行電壓標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了不同的偏差值。

GB/T 12325—2008《電能質(zhì)量供電電壓偏差》規(guī)定“220 V 單相供電電壓偏差為標(biāo)稱電壓的+7%～-10%；附錄B.1 電網(wǎng)電壓監(jiān)測(cè)（4）D 類為380/220 V 低壓網(wǎng)絡(luò)供電電壓。每百臺(tái)配電變壓器至少設(shè)2個(gè)電壓監(jiān)測(cè)點(diǎn)。監(jiān)測(cè)點(diǎn)應(yīng)設(shè)在有代表性的低壓配電網(wǎng)首末兩端和部分重要用戶下[1]”。不同于10 kV系統(tǒng)電壓標(biāo)準(zhǔn)，因配變二次側(cè)（配變首端）可能接入供電用戶，即首端用戶電壓為配變二次側(cè)電壓，低壓系統(tǒng)電壓標(biāo)準(zhǔn)未分別規(guī)定配變低壓首端電壓及末端用戶電壓偏差值：按以上標(biāo)準(zhǔn)公用配變低壓首端和末端220 V單相供電電壓偏差均為+7%～-10%、380 V三相供電電壓偏差為±7%。

配變高壓側(cè)按10 kV供電用戶電壓允許偏差值，已傳遞±7%電壓偏差至配變二次側(cè)，配變電壓分接檔位在中間檔（五檔配變?cè)谌龣n，三檔配變?cè)诙n）時(shí)，配變10 kV側(cè)電壓為10192 V，配變低壓側(cè)首端相電壓為235.4 V（220 V 單相供電電壓+7%上限值），即10 kV線路電壓在10192～10700 V的合格范圍內(nèi)，配變低壓首端相電壓已越上限；當(dāng)配變10 kV側(cè)電壓為合格的9300 V 時(shí)，配變低壓首端相電壓為214.78 V，若負(fù)荷高峰期低壓線路首末端電壓降為20 V 左右，首端電壓在218 V 及以下，末端用戶電壓可能不合格，如表2 所示。低壓系統(tǒng)電壓偏差標(biāo)準(zhǔn)未區(qū)分配變首端及末端用戶，使Yyn0配變首端電壓漂移造成電壓偏低沒有引起足夠重視。

表2 配變一二次側(cè)電壓值(5檔配變檔位在3檔及2檔）V

GB/T 15543—2008《電能質(zhì)量三相電壓不平衡》規(guī)定“電力系統(tǒng)公共連接點(diǎn)電壓不平衡度限值為：電網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí)，負(fù)序電壓不平衡不超過(guò)2%，短時(shí)不得超過(guò)4%；低壓系統(tǒng)零序電壓限值暫不規(guī)定，但各項(xiàng)電壓必須滿足GB/T 12325—2008 的要求[3]?！比缜拔乃?，配變?nèi)嚯妷翰黄胶夂腿嘭?fù)荷不平衡存在相關(guān)性，用戶反映“低電壓”情況，供電人員通過(guò)計(jì)量系統(tǒng)查看配變首端電壓情況，發(fā)現(xiàn)三相電流不平衡、首端相間電壓偏差大，慣性思維電壓偏差大是三相不平衡引起，首選整改措施為調(diào)整三相負(fù)荷不平衡。

現(xiàn)行電壓標(biāo)準(zhǔn)第二個(gè)不足是未對(duì)低壓系統(tǒng)三相電壓不平衡做出規(guī)定，因Yyn0配變等配變本體原因引起的三相電壓不平衡問題，沒有引起各級(jí)電壓管理人員的關(guān)注和重視，導(dǎo)致首端電壓?jiǎn)栴}未能從源頭上得到根本解決。

4 管理的制約

Yyn0聯(lián)結(jié)組別的配電變壓器，因其繞組承受的相電壓低，有利于節(jié)約絕緣材料，減少相間距離和重量，該類型配變?cè)粡V泛應(yīng)用。分析公司配變臺(tái)賬信息，Yyn0 配變?nèi)哉歼\(yùn)行公用臺(tái)變的31.39%，其中最晚出廠日期為2009年。

業(yè)界對(duì)Yyn0配變引起低壓中性點(diǎn)電壓漂移早有共識(shí)[4]，且后來(lái)的技術(shù)導(dǎo)則及技術(shù)規(guī)范均不再推薦使用Yyn0配變，DL/T 599—2016《配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)技術(shù)導(dǎo)則》指出三相配電變壓器以聯(lián)結(jié)組別Dyn11替代Yyn0聯(lián)結(jié)組別[5]，Q/CSG 1101002—2013《10 kV油浸式配電變壓器技術(shù)規(guī)范》規(guī)定三相配電變壓器的聯(lián)結(jié)組標(biāo)號(hào)常用為Dyn11、Yyn0、Yzn11，宜選用Dyn11[6]。

依照配電變壓器技術(shù)改造準(zhǔn)入條件為“運(yùn)行時(shí)間達(dá)到30年，運(yùn)行超過(guò)20年的高損耗配變或S7 型及國(guó)家明令淘汰高損耗配變”，最晚出廠的Yyn0 配變運(yùn)行年限12年以上，未達(dá)到技術(shù)改造準(zhǔn)入條件。供電企業(yè)一般認(rèn)為Yyn0配變不影響正常運(yùn)行，不列入殘舊設(shè)備考慮改造更換。即使認(rèn)定屬殘舊設(shè)備，在電網(wǎng)建設(shè)精準(zhǔn)投資的條件下也較難列入項(xiàng)目改造。

5 解決策略

自動(dòng)調(diào)整低壓三相負(fù)荷不平衡技術(shù)日趨成熟，通過(guò)智能科技手段完成三相不平衡自動(dòng)調(diào)節(jié)已取得不錯(cuò)的效果[8]，能夠較好解決Yyn0配變首端電壓漂移問題。

相間智能電容補(bǔ)償。在電流最大的相線與電流最小的相線之間投入一定比例的電容器，在兩相之間增加無(wú)功電流的同時(shí)會(huì)轉(zhuǎn)移一部分有功電流。

無(wú)級(jí)補(bǔ)償調(diào)節(jié)模塊SVG。利用電力電子換流器在三相之間轉(zhuǎn)移有功功率，從而解決變壓器三相繞組負(fù)荷不平衡問題，包括裂相電容+三橋臂換流器，或四橋臂換流器。

換相開關(guān)。將配網(wǎng)中的一部分單相負(fù)荷加裝換相器，使其變?yōu)榭煽刎?fù)荷。主控器檢測(cè)三相負(fù)荷的平衡狀況，實(shí)時(shí)對(duì)單相負(fù)荷做出優(yōu)化決策，使整個(gè)臺(tái)區(qū)的負(fù)荷均衡的分布在三相供電線路上。

3種自動(dòng)調(diào)節(jié)三相負(fù)荷不平衡技術(shù)各有缺點(diǎn)，相間智能電容補(bǔ)償容易造成整個(gè)臺(tái)區(qū)供電網(wǎng)嚴(yán)重過(guò)補(bǔ)，拉低功率因數(shù)，嚴(yán)重時(shí)可能導(dǎo)致中性線電流不但未減小反而增大。配變低壓側(cè)首端安裝無(wú)級(jí)補(bǔ)償調(diào)節(jié)模塊SVG（分支安裝費(fèi)用較高），不能解決臺(tái)區(qū)低壓供電網(wǎng)絡(luò)的不平衡狀態(tài)，且掩蓋了整個(gè)臺(tái)區(qū)供電線路嚴(yán)重不平衡問題。換相開關(guān)缺點(diǎn)是安裝工程量大，且開關(guān)頻繁動(dòng)作切換，可靠性仍需實(shí)踐檢驗(yàn)。

通過(guò)安裝自動(dòng)調(diào)節(jié)三相負(fù)荷不平衡裝置，雖解決Yyn0配變首端電壓漂移問題，但加裝新設(shè)備增加了投資和運(yùn)維成本，一定程度上降低了低壓系統(tǒng)供電可靠性，不是治本之策。自動(dòng)調(diào)節(jié)三相負(fù)荷不平衡裝置，豐富了解決配變?nèi)嘭?fù)荷不平衡問題手段，應(yīng)作為解決三相電壓不平衡的補(bǔ)充手段。

從源頭治理Yyn0配變等配變本體原因引起的首端電壓偏差及電壓不平衡問題，建議采取以下策略。

管理制度上適當(dāng)放寬Yyn0配變改造標(biāo)準(zhǔn)，優(yōu)先更換資產(chǎn)凈值率低于5%、運(yùn)行工況差、電壓不平衡較為嚴(yán)重的Yyn0配變?yōu)镈yn11配變。

Yyn0聯(lián)結(jié)變壓器高壓繞組的絕緣強(qiáng)度要求較之Dyn11聯(lián)結(jié)變壓器稍低，不宜將Yyn0聯(lián)結(jié)變壓器改為Dyn11 聯(lián)結(jié)。在全量更換資金受限情況下，可研討批量改造更換其高壓繞組的經(jīng)濟(jì)性。

按系統(tǒng)電壓的確定原則，變壓器二次側(cè)電壓應(yīng)較線路額定電壓高5%，額定負(fù)荷下變壓器內(nèi)部的電壓降落約為5%，變壓器二次側(cè)額定電壓應(yīng)較線路額定電壓高10%，只有漏抗很小的、二次側(cè)直接與用電設(shè)備相聯(lián)，其二次側(cè)額定電壓才較線路額定電壓僅高5%[9]。低壓系統(tǒng)用戶額定電壓為380 V，按配變二次側(cè)額定電壓較低壓線路額定電壓高5%，配變低壓側(cè)首端額定電壓為400 V。建議有關(guān)部門修訂低壓臺(tái)區(qū)首端電壓標(biāo)準(zhǔn)，提高配變首端越上限及越下限電壓值。組織修訂低壓系統(tǒng)三相電壓不平衡標(biāo)準(zhǔn)，以便供電部門篩查解決Yyn0配變以及配變產(chǎn)品質(zhì)量原因產(chǎn)生的電壓?jiǎn)栴}，為解決配變首端電壓偏低、三相電壓不平衡問題提供標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)。