摘要：由于电力系统的电压水平主要决定于无功功率的平衡。所以要首先介绍电压调整的必要性；其次再详细介绍现在电力系统中三种基本的调压方式及调压措施。本论文从上述两个方面，分析了电力系统电压偏移的影响，总结了电力系统电压的调整方法，并给出了相应的调压措施。
关键词：电力系统；电压调整；电压偏移；调整方法；调压措施
0前言
电压是衡量电能质量的重要技术指标，对电力系统的安全经济运行、保证用户安全生产和产品质量以及电气设备的安全和寿命具有重要影响。电压不合格会对电网造成严重的危害。电压偏移过大，影响工农业生产的质量和产量，损坏设备，甚至引起系统性“电压崩溃”，造成大面积停电。例如：用电设备工作在额定电压以外的电压情况下效率会下降；电压过高会大大缩短白炽灯一类照明设备的寿命，并且对设备的绝缘产生不利的影响；电压过低会严重影响异步电动机的工作性能，由此工业产品中会产生大量的次品废品，甚至会损坏电动机。当系统出现故障时，电压会降低，如果不及时地采用合理有效的措施对电压进行调整，就会引起电压崩溃进而电网瓦解等重大灾难性事故。因此电压调整是保证电网安全可靠运行的重要方面之一。保证用户的电压接近额定值是电力系统运行调整的基本任务之一。
1电力系统电压调整的必要性
1.1电网电压偏低
1.1.1电网电压偏低的原因。
由于早期设计的供电网络或配电网络结构不合理，特别是一些线路送电距离长，供电半径大，导线截面小，使线路电压损失较大。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降低的根本原因。变电所变压器分接头位置放置不合理，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，都可使电网电压下降。
1.1.2电网电压偏低的危害
对发电机的危害：发电机定子电流随其功率角的增大而增大。假设发电机在正常电压时定子电流为额定值，若系统电压降低，发电机仍要保持其出力，功率角就要增大，必然引起定子电流增大超过额定值。所以这种情况下，必须减少发电机的出力。对异步电动机的危害：在电力系统的负荷中，异步电动机占很大的比例，如果电压降低，异步电动机的转差率将增大，从而电动机定子绕组中电流将随之增大，导致电动机温升增加，效率降低，寿命缩短。
对照明负荷的危害：电网电压下降，引起电灯功率下降，照明亮度降低。有关数据显示，电压降低10%，白炽灯的亮度降低35%；水银灯亮度减少20%；日光灯亮度降低10%，而且寿命缩短。如果电压降低20%，日光灯将不能启动。
对冶金等行业的危害：电路的有功功率与电压平方成正比，电路将因为电压过低而影响冶炼时间，可能导致产品不合格，甚至报废。电网电压偏低还可能造成电网振荡、系统解列、大面积停电，导致断水、断气、电讯中断，严重影响人民生活和社会安全。
1.2电网电压偏高
1.2.1电网电压偏高的原因
随着现代化电网的发展，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。
1.2.2电网电压偏高的危害
加速电气设备绝缘老化，降低电气设备的使用寿命。电压过高会造成变压器、电动机等铁芯饱和，铁损增大，温度上升，寿命降低；普通灯泡电压高出额定值10%寿命会减少到电压额定值时寿命的30%；电子设备各种电子阴极电压每增加5%，阴极寿命减少一半。电网电压偏高还会影响产品质量，使生产出来的产品不合格，造成经济损失；使变压器等电气设备空载损耗增大，增加线损。
电压的偏移过大不但会影响工农业生产，而且电压的波动也可能造成其它不良影响，例如由于电压波动引起的灯光闪烁会导致人的疲劳。
2电力系统电压调整的方式
2.1电压调整概述
2.1.1电压变动的原因
引起电压变动的原因有以下几方面：由于生产、生活、气象变化造成的；个别设备因故障而退出运行造成网络阻抗变化；系统接线方式改变引起的功率分布和网络阻抗变化。以上各种原因占电网电压变动总原因的20%～30%。
2.1.2电压调整的基本原理
电力系统的运行电压水平取决于无功功率的平衡，系统中各种无功电源的无功输出应该满足（大于或至少等于）系统负荷和网络损耗在额定电压下对无功功率的需求，否则电压就会偏离额定值，产生电压偏移。此外为保证运行可靠性和适应无功功率的增长，系统还必须配置一定的无功备用容量。系统的无功电源充足，即表现系统能运行在较高的电压水平；反之，系统无功不足就反映为运行电压水平偏低，需要装设无功补偿设备。由于电力系统的供电区域幅员广阔，无功功率不适宜长距离传输，所以负荷所需的无功功率应尽量的分层分区就地平衡。由无功功率平衡原理可知进行电压调整就是从补偿无功电源和减小网络无功损耗两个方面出发。
2.1.3我国规定的电压偏移的范围（见表1-1）
在事故状态下，由于电力系统部分设备退出运行，电压损耗比正常大。考虑故障时间较短，电压偏移允许比正常值再多5％，但电压的正常偏移不应超过10％。
2.2电压调整的三种基本方式
电力系统结构复杂且用电设备数量极大，电力系统的运行部门对网络中各母线电压及各种用电设备的端电压进行监视和调整是不现实的也是没有必要的。因此，在电力系统中，运行人员常常选择一些有集中负荷的母线作为中枢点进行监视和控制，只需将中枢点电压控制在允许的电压偏移范围内，则系统其它各处的电压质量也能基本满足要求。一般可以选择作为电压中枢点的母线有：
1）大型发电厂的高压母线。
2）枢纽变电站的二次母线。
3）带有大量地方负荷的发电厂母线。
以上电压中枢点的共同点是均能反映和控制整个系统网络的电压水平。根据中枢点所管辖电力网中负荷的变化程度和负荷分布范围，对中枢点调压方式提出原则性要求，以确定一个大致的电压变化范围。电压中枢点调压方式有逆调压、顺调压、常调压（也称恒调压）三种类型。
2.2.1逆调压方式
主要适用于线路较长，负荷变化较大的大型电力网络。在最大负荷时要提高中枢点的电压，相较于线路额定电压高5%，以抵偿线路上因负荷增大而增大的线路损耗；在最小负荷时要将中枢点的电压降低，使之与线路额定电压相等，防止因负荷低而引起电压过高。逆调压方式要求最高，实现较难，需要在中枢点配备较贵重和先进的调压设备。
2.2.2顺调压方式
主要适用于线路不长，负荷变化很小，线路上的电压损耗也较小的小型网络。在最大负荷时，允许电压降低，但不得低于线路额定电压的102.5%；在最小负荷时，允许电压升高，但不高于线路额定电压的107.5%。顺调压是一种较低的调压要求，最易实现，一般通过普通变压器分接头就可实现。
2.2.3常调压方式
主要适用于一天24 h内，负荷变化不大，线路电压损耗也较小的中型网络。此时只要将中枢点电压保持在较线路额定电压高2%- 5%的数值范围内即可，不必随负荷变化来调整中枢点电压。常调压方式较逆调压方式要求较低，一般可不装设贵重的调压设备，利用普通变压器的分接头选择或装设静电电容器就可以达到要求。
2.3不同时段电压调整
2.3.1电网平时的电压调整
大多数时间电压调整是有规律可循的。这种情况下，电压的变化主要是由用户负荷的变化或联络线上输送功率的变化引起的，其变化趋势一般是事先知道的，相对来说这种电压变化是比较容易调整的。但是如果调整不当，或者不及时（特别是在无功功率不足的电网中），就可能使本来没有问题的地方出现问题。
需要提高电压时，一般先将电压最低地区的电厂及无功设备调大，其中尤其需要以从低到高的电压顺序投入电容器为原则，并由此顺序从受端电网到主电网的方向逐步调整。需要降低电压时，与提高时相反，首先降低主电网电厂及中枢点的电压，然后再减少地区电厂的无功功率，若此时电压仍偏高，则按从高压到低压等级的顺序切除无功补偿设备。
2.3.2节假日时的电压调整
节假日电网电压的变化特点体现为整个电网的电压普遍高，其中也可能有个别地区的电压严重下降。电压普遍升高的原因是全网的负荷普遍下降，个别地区电压严重下降则可能是由于该地区发电厂发电机检修或电网的联络线停电检修引起的。调度人员必须事先做好有功功率和无功功率的分区平衡工作，在考虑无功平衡时，应考虑无功电源和无功负荷的电压静态特性的影响，并通过计算得出电压可能升高、降低的水平。节假日调压工作比较复杂，需要随时进行。
3电压调整的措施
3.1改变发电机端电压调压
在各种调压措施中，最直接最经济的手段是利用发电机调压，因为这是一种不需要额外投资的调压手段，所以应当优先考虑采用。发电机调整端电压是通过调节励磁从而改变无功功率出力来实现的，现代的同步发电机可在额定电压的95%～105%范内保持以额定功率运行，也就是发电机保持同样出力的情况下，可以在10%范围内调节电压。在发电机不经变压器升压就向用户供电的简单系统中，如果线路不是很长、线路上电压损耗不是很大的情况下，一般只通过改变发电机励磁，改变其母线电压就可以将电压调整到合格的范围。
3.2调整变压器变比调整电压
双绕组变压器的高压绕组和三绕组变压器的高中压绕组一般都有若干个分接头可供选择，通过选择不同的分接头，使变压器变压比例发生变化，从而达到调压目的。在无功充裕的系统中，运用各种类型的有载变压器调压方便、有效，而且有些负荷不采用有载调压变压器几乎就无法获得负荷需要的电能质量，中低压配电网中因为输电线路电阻较大，通过无功功率调压往往效果不够好，经常不得不采用具有分接头的有载调压变压器。但是只有当无功充足时，用改变变压器变比调压才会有效，当系统无功不足时，必须先增设无功补偿设备。
3.3通过补偿设备调压
系统中无功功率不够充分时，需要考虑运用各种补偿设备进行调压。这些补偿设备可分为两类，即串联补偿和并联补偿。所谓串联补偿就是指串联电容器补偿，但是作为调压措施，串联补偿电容器由于设计、运行等方面的原因，目前应用比较少。并联补偿指并联电容器、调相机和静止补偿器。并联电容器的优点：电容器可以根据需要连接成组，可以分组集中使用，又可以分散安装，就地提供无功，从而减少线路功率损耗和电压损耗；电容器还可以做到随电压波动分组投切，再加上电容器运行损耗小，投资费用低，因此，电容器仍是目前电网中应用最普遍的无功补偿设备。
3.4适当增大导线半径
部分老城网都因为导线半径小电阻大而导致电网电压损耗太大。所以，加大导线半径是城网改造的重要内容。对于新架设线路的导线需要考虑一定的裕度，尤其对中低压线路，因其承受能力小容易出现过负荷过大。
3.5组合调压
顾名思义就是几种调压措施的组合。既然不同的调压措施都各有优缺点，应当综合采用各种调压措施，取长补短，才能达到最好的调压效果。
选择调压措施的几个原则：首先采用发电机调压。在无功充足的情况下，优先采用改变变压器分接头调压。在无功不足的情况下，需要采用补偿设备。为合理选择调压措施，要进行技术经济比较。所选措施不但在技术上优越，能够满足调压的要求，而且要有最优的经济指标。
四、结束语
电压是电能质量的重要指标，合格的电压对于社会生产和人民生活有着非常重要的意义。利用各种措施对电压调节是电力系统中保证电网安全和用户电能质量的重要任务之一，熟悉各种调压措施的性能，在不同场合下根据实际情况采用有效经济的调压措施，采取合理的措施保障合格的电压是电力部门的重要任务。
参考文献：
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[2]赵周芳，李华强，张希猛.电力系统电压稳定性分析综述[J].四川电网技术，2009.4
[3]杨淑英.电力系统概论.北京：中国电力出版社，2007
作者简介：
刘北苹：男，1965年5月25日。1987年毕业于上海电力学院动力工程系火电厂集控运行专业。现工作于辽宁省电力有限公司大连培训中心综合培训部教师。职称：高级讲师。
李晓明，女，生于1972年11月22日，1993年毕业于东北电力学院生产过程自动化专业，现工作于辽宁省电力有限公司大连培训中心综合培训部教师。职称：高级讲师。
周宝明：男，1965年1月28日。1985年毕业于沈阳工程学院。现工作于辽宁省电力有限公司大连培训中心综合培训部教师。职称：高级讲师。
戴广华：女，1966年10月18日。1991年毕业于华北电力学院。现工作于辽宁省电力有限公司大连培训中心综合培训部教师。职称：高级讲师。
林永伟：男，1963年8月21日。1986年毕业于华北电力学院。现工作于辽宁省电力有限公司大连培训中心生产技术培训部教师。职称：高级讲师。
论文作者:刘北苹,李晓明,周宝明,戴广华,林永伟
论文发表刊物:《基层建设》2017年第16期
论文发表时间:2017/10/16
标签：电压论文; 电网论文; 负荷论文; 功率论文; 电力系统论文; 线路论文; 中枢论文; 《基层建设》2017年第16期论文;