电网低电压运行带来的危害与预防控制措施

1、电网低电压运行带来的危害与预防控制措施彭丽芳 肖海毅(江西萍乡供电公司，江西 萍乡 337000) 摘 要:电网运行输送电力过程中，需要确保电力供应的电压与频率。过线路、变压器输送电力时，将产生电压降，使线路的受端电压较送端电压低一定数值。本人分析了电网运行过程中低电压可能造成的危害，针对低电压的产生提出了预防控制原则，并分析探讨了相应的控制措施。 关键词:电网;低电压运行;危害;预防;控制 中图分类号：TM73 文献标识码：A 文章编号：1009-0118（2013）02-0073-01 一、电网运行中低电压的危害（1） 烧毁电动机研究表明，在电动机运行过程中，电压过低超过20%，将使电动机

2、转动力矩减少大概36%，同时使电流增大20%-25%，电动机线圈温度升高超过15度，严重时使机械设备停止运转或无法启动，甚至烧毁电动机。对于交流接触器、继电器等，会使操作控制失灵、触头烧坏或产生熔焊等后果，影响设备正常运行。（2） 家用电器受损根据研究结果，当电压下降约5%时，普通电灯的照明亮度将下降约18%；当电压下降约10%时，电灯照明的亮度下降约为35%；当电压降低20%时，日光灯会出现无法启动的情况。同时低电压还可能引起其他家用电器无法启动，还可能缩短电器的使用时间，电压过低还可能烧毁家用电器。（3） 增大线损在电力输送过程中，当电能为一定数值时，电压的降低，会导致电流相应增加，从而引

3、起线损的增大。在输送功率恒定的情况下，如果电压降低，会增加电流值，而线路引起的损耗与电流的二次方呈正相关。所以电网运行中的低电压会大幅度增加线路损耗。（4） 降低电力系统的静态特级暂态稳定性由于电压降低，相应降低线路输送极限容量，因而降低了稳定性，电压过低可能发生电压崩溃事故。如果区域性无功补偿不足，无功的缺额只能由电压降低来补偿，导致无功缺额越来越大，电压越来越低，直至崩溃。当电网电压降低至额定电压的70%以下，电力系统的无功静态稳定性会受到严重影响，很大几率会发生电压崩溃，导致输电线路负荷持续增加，形成不良循环，导致供电区域的大面积停电事故发生。（5） 发电机出力降低当电压降低超过5%时，

4、发电机的出力也会发生明显降低。当电压降低10%-15%时，发电机的允许过电流为5%，发电机的输出功率相应的减少5%-10%。而当电压降低为15%时，如果功率因数不发生变化，输变电系统输送电力的有功负荷能力降低15%。如果电网运行中的视在功率保持不变，则线路运行输送的有功负荷还会继续降低。 当电压较低时，正常运行时的三相负荷平衡状态就会发生变化，由于负荷不平衡和三次谐波电流的作用，并产生零序电流和零序电压，会使电网及设备的无功负荷增加，降低功率因素，增加损耗。2、 低电压预控措施（1） 提高用户功率因数国际研究资料表明，电力系统中用户的功率因数已经达到0.96-0.99；在我国上海地区的电力资料

5、中，很多用户功率因数也已经达到了0.95-0.98。提高用户功率因数能够有效防止电网运行中低电压的发生，还能够有效减少线路有功损耗。设有110kV跑芦线线路选用LGJ-150型导线（r0=0.0834/km,x0=0.165/km）线路全长17.5km，输送有功功率40MW，无功功率30Mvar，下面分别计算在无功补偿前及无功补偿后线路的功率损耗和应补偿的无功功率。本例只计算导线电阻的有功损耗，不考虑线路充电功率、无功功率损耗等其他因素。1、 P=40MW，无功Q=30Mvar，视在功率S=50MVA，输电线路损耗 。2、假设无功补偿为20MVAR，此时有功功率P=40MW，无功功率Q=10M

6、var，视在功率S=41.23MVA，功率损耗：。补偿前后有功损耗相差97KW。由计算结果可知补偿无功功率20Mvar后每小时可降低线损97KWH，假设线路年利用率为7000小时，则降低损耗679MW，以0.6元/度的电价计算则一年可节约40.74万元。以萍乡电网目前高峰负荷平均450MW，低谷负荷平均320MW的负荷水平来说，合理的无功优化能为萍乡供电公司带来每年数百万元的经济效益。（二）增加无功补偿装置 为了补偿系统的无功损耗，可以在变电系统及输电线路中安装必要的无功补偿装置，主要的无功补偿装置有：1、 同步调相机。同步调相机实质上是空载运行的同步电动机。在过励磁运行时，它向系统供给无功功

7、率，能提高系统电压；在欠励磁运行时，则从系统吸收无功功率，可降低系统电压。2、 电力电容器。电力电容器只能作为无功电源，向系统供给无功功率。电力电容器在原理上相当于产生容性无功电流的发电机。其无功补偿的原理是把具有容性功率负荷并联在同一电容器上，能量在两种负荷间相互转换。这样，电网中的变压器和输电线路的负荷降低，从而输出有功能力增加。在输出一定有功功率的情况下，供电系统的损耗降低。比较起来电容器是减轻变压器、供电系统和工业配电负荷的最简便、最经济的方法。因此，电容器作为电力系统的无功补偿势在必行。当前，采用并联电容器作为无功补偿装置已经非常普遍。3、静止补偿器。静止补偿器由电力电容器和可调电抗

8、器组成，并联在降压的低压母线上。电容器吸收容性无功功率，静止补偿器根据母线电压的高低自动控制可调电抗器吸收的感性无功功率的大小，从而控制装置发出或吸收的感性无功功率的大小，进而达到稳定电压的目的。预防与控制电网运行低电压的第二条原则则是以调压设备进行电压调节。这样的措施能够实现调节电力负荷变化中引起的电压下降，还能够有效调节输电线路中终端输出电压的不稳定性。（三）其他调压措施 调节励磁电流以改变发电机端电压、适当选择变压器的变化、改变线路的参数、改变无功功率的分布等；控制无功功率的产生和损耗及无功功率的流动可以实现调整电压。常用的进行无功功率和电压调整的装置是发电机和调压变压器。1、 发电机。

9、发电机是电压控制的基本手段，自动电压调节装置通过调节励磁，使发电机端电压保持在允许值范围内。由式（1-1）作出发电机的P-Q极限图。图1 发电机的P-Q极限从图中可以看出，发电机只有在额定电压、电流和功率因数下运行时视在功率才能达到额定值，这样其容量就可以得到最充分的利用。当系统无功电源不足时，只有使发电机在低功率因数下运行，从而多发出无功功率以提高电力网的电压水平；当系统无功电源充足时，只有使发电机在高功率因数下运行，从而少发出无功功率以恒定电力网的电压水平。但不论发电机在何种功率因数下运行，其运行点不应越出P-Q极限曲线的范围。在电力系统中若由发电机发出大量的无功电源，不但降低发电机的效率，同时，发电机端的电压也将提高，而且也增加了大量的功率损耗。2、调压变压器。改变变压器高压侧绕组的分接头，即可改变变压器的变比，从而改变中低压侧的电压。目前大部分变压均采用调整高压侧分接头的方式，电压调整范围一般为额定电压的+-10%。3、 结束语 电网运行过程中低电压会对电力网络运行与设备正常工作造成严重的不良影响，必须采取相应的预防与控制措施，将低电压运行的危害消除，确保电力系统运行的安全性与可靠性。