关键词:配电变压器;过电压;影响分析
引言
高压补偿电容并联补偿是目前配电系统中较为传统的一种调压方式，通过在负荷侧进行无功负荷补偿，来减少配电线路上流过的无功功率，但是在负荷波动较大时常造成负荷侧电压严重越限，且运行操作麻烦，具有较大的弊端。而串联电容补偿，通过在配电线路中串入电容，补偿配电线路中的电抗来减少在配电线路阻抗上的电压损耗，其具有较强的动态调压能力。电容串联补偿提高了输电网的传输功率极限，对提高静态稳定性具有较为明显的作用。
1．配电变压器常见故障类型分析
首先是磁路故障，主要由以下几点因素引起：（1）穿心螺栓的绝缘管受到外力作用而出现破碎、位移等情况，使设备出现局部涡流，当变压器中的两个及以上穿心螺栓都出现此问题，则会产生高温熔毁铁芯，造成线路短路（。2）随着长时间的运行，铁芯钢片因老化而损坏，由此产生高温影响绕组与铁芯的运行状态。（3）由于在铁芯内设置过长的底片，使其与铁芯硅钢连接出现不稳定现象，由此产生高温熔断接地铜片。其次是绝缘系统故障，它的影响因素有很多种，常见的问题主要出现在：第一、绝缘部件由于防护不当长期受潮；第二，长时间的过负荷运行，又缺乏相应的绝缘保护引起的设备老化；第三，变压器没有做好结构密封，出现渗漏油现象；第四，在设备安装和定期维护时，没有考虑变压器周围环境温度，从而选取不适合的材料，设置不恰当的工作频率，综合作用下造成渗漏油。最后是绕组故障，配电变压器常规采用绕组式结构，若是安装和维护时没有处理好，容易因为接地不良产生局部高温，在长期作用下损坏绝缘系统。
2.高压补偿电容对配电变压器过电压调节概述
2.1调压变压器调压
调压变压器有三种类型，分别是串联升压器、有载调亚变压器、感应调压器等。其中，串联升压器用于供电线路，有载调亚变压器和感应调压器通常用于特定负荷点。改变电力网的无功潮流是调压变压器的调压作用之一，它本身励磁的还需要而消耗无功功率，所以并不会产生无功功率。调压变压器的调压效果只有在电网的无功电源不足时才会不显著。反之，假如调压便器有太多的装设，会在无形中加重配电网的无功功率消耗，不仅会增大网损坏，还会拉低全网电压水平，严重时会出现恶性循环现象。
2.2串联电容补偿调压
在距离较长的重载的线路中，串联电容补偿可以进行局部调压，通过线路滞相电流流过串联电容而产生的电压升高来实现具体的电容补偿。如果线路负载越来越重，功率则会越来越低，就凸显出了串联电容补偿同调压的作用，这种调压方式具有自行调节的功能。
2.3无功补偿调压和利用发电厂调压
无功补偿是调压之所以其起到改善电网电压的作用，是因为增加了电力网的无功电源。还可采用分组投切的方法对供电地区实行中心调压。还可利用地区发电厂或枢纽变电进行中心调压，这种措施只能改变整个供电地区的电压水平，电压分布不能改善，总的来说有顾此失彼的缺点。
3.高压补偿电容对配电变压器过电压影响数据分析
设图1中首端母线电压为10.5kV，线路参数为R+jXL=3.4+j7.6Ω，串联电容容抗XC=6Ω，保持负荷功率因数0.9不变，设置不同的负荷进行电压损耗计算（忽略电压损耗横分量的影响），通过补偿前后负荷侧电压的变化来分析串联电容的动态电压调节能力，SL为负荷，KLS为负荷变化率，UL为负荷侧电压，KLV为负荷侧电压变化率，Kr为电压相对变化率）。
.png)
图1配电线路图
负荷变化率KLS为当前负荷与前一个负荷的差值除以前一个负荷所得到的值，例如负荷3的负荷变化率=（负荷3-负荷2）／负荷2。同理，负荷侧电压变化率KLV为当前负荷下的负荷电压与前一个负荷电压的差值除以前一个负荷电压所得到的值。电压相对变化率Kr为当前负荷下的负荷侧电压变化率KLV与负荷变化率KLS的比值，即Kr=KLV／KLS。在保持功率因数为0.9不变而同时增加有功、无功负荷的情况下，补偿前的电压变化率KLV远大于补偿后的电压变化率，且随着负荷的增加补偿前的KLV增大的幅度明显大于后者，而由于补偿后串联电容的自适应性动态调压的作用，补偿后的KLV基本维持在-6%~-4%的水平，负荷侧的电压平稳性明显好于补偿前。补偿后，电压相对于负荷的变化率Kr随着负荷的增加并无较大的增幅，且远小于补偿前的值。此外，补偿后的Kr还包括有功负荷的增加在线路电阻上的电压损耗，若忽略这一部分的损耗，补偿后的Kr将更小，由此可以充分体现串联电容对稳定负荷侧电压的贡献。
4.降低高压补偿电容对配电变压器过电压影响措施
4.1非导电场所法
为了避免接地电压始终高于50V可能造成作业人员遭受电击的情况，一般做法是在开始作业前，在操作区间做好防护措施，如放置绝缘垫、戴绝缘手套、穿防护服等，这样的要求是防止工作人员在操作过程中接触到配电设备可导电体接地高电压。需要注意的是，绝缘垫的放置距离严格按照配电变压器对人的影响距离进行设置，要认真检查部分外露可导电体没有铺设绝缘垫的情况。若是出现绝缘垫无法有效铺设的情况，不能实现有效的地面绝缘，针对这种情况只能遵照变压器安全防护制度解决。
4.2等电位连接法
这种方法是在配电变压器设备以及局部位置设置等电位连接，并且在其地板内的钢筋要与接地极连接。除此之外，在配电变压器室里将操作手柄、电缆的技术护套等装置与接地极相连接。配电设备其他外露可导电体也要与接地极相连，如金属门窗、管道等。还有一种情况，即低压配电室无可与接地极相连的钢筋，那么要在配电室专门设置接地钢线，对于接地钢线的长度须根据房间边长来决定。
例如，若是房间边长超过3米，那么常规接地钢线设置之外，还要在中间加设1根钢线。配电变压器室若是无接地钢筋，那么设置标准可根据低压配电室的标准设置。通常配电变压器高压侧接地故障电流不会超过120V，按照上文提出的预防措施和手段进行防护，基本都能对工作人员起到良好的防护作用。但是有一种情况需要特别注意，即在作业环境土壤电阻率高，且单相短路电流大，从而产生较高的对地电压，针对此问题需要采取一定的均压措施。在配电变压器室外部，接地引下线的选择应采用具有绝缘性质的线材，同时连接的方式应采用机械而非人工的方式，避免配线过程中人员触及接地线。
结语
综上所述，电力系统的安全与稳定运行，才能够保障客户的用电质量，配电变压器是直接面向终端用户的变压器，是连接电网与客户的重要单元，当其出现故障时则导致电力输送不稳定，甚至供电系统瘫痪。它利用电磁感应定律将电网传输的高电压和电流转化为常规电器所能承受的电压和电流，因此为了保证其在运行过程中不会因为各种故障影响客户的用电质量，需要采取相应的防护措施。
参考文献：
［1］王兆安，杨君，刘进军.谐波抑制和无功功率补偿［M］.北京：机械工业出版社，1998：5-8.
［2］刘会金，陈琼琼，付立军.低压配电网高压补偿电容并联补偿的性能分析［J］.华北电力技术，1999（7）：45-47.
论文作者:张金波
论文发表刊物:当代电力文化》2019年第19期
论文发表时间:2020/4/23
标签：负荷论文; 电压论文; 变压器论文; 电容论文; 过电压论文; 高压论文; 线路论文; 当代电力文化》2019年第19期论文;