农网改造中电能质量的问题

随着国民经济的发展，科学技术的进步和生产过程的高度自动化，电网中各种非线性负荷不断增长;各种复杂的、精密的，对电能质量敏感的用电设备越来越多。随着计算机技术的日益普及，大量基于计算机系统的控制设备和电子装置不仅对供电电能质量异常敏感，同时也加剧了电能质量的进一步恶化。

导致用户电力设备故障或误操作的电压电流或频率的静态偏差和动态扰动都统称为电能质量问题。其表现为：电压、频率有效值的变化;电压波动和闪变、电压暂降、短时中断和三相电压不平衡、谐波;暂态和瞬态过电压以及这些参数变化的幅度。电能和其他产品有所不同，发、输、变、配和用是同时完成的，发、输、变、配和用电设备是连接在一个系统。因此，电能质量不但取决于发、输、变和配这些环节，而且还取决于用电这个环节;电能质量不但取决于发、输、变和配的勘测、设计、施工、运行这些环节，而且取决于用电的勘测、设计、施工、运行这些环节。如果说电能质量是一个环境，那么这个环境需要上述各方特别是电力部门和各个环节的协调配合，共同努力来创造。

目前城市和农村配网存在低功率因数和谐波污染问题。大量无功电流在电网中的流动会导致线路损耗增大，变压器利用率降低，用户电压跌落严重。谐波污染则会使用电设备所处的环境恶化，也对周围的通信系统和公用电网以外的设备带来危害。谐波对公用电网和其他系统的危害大致由以下几个方面：

1.谐波使公用电网中的元件产生了附加的谐波损耗，降低了发电、输电及用电设备的效率，大量的三次谐波流过中性线时会使线路过热甚至发生火灾。

2.影响各种电气设备的正常工作。谐波对电机的影响除引起附加损耗外，还会产生机械振动、噪声和过电压，使变压器局部严重过热。谐波使电容器、电缆等设备过热、绝缘老化、寿命缩短，以致损坏。

3.谐波会引起公用电网中局部的并联谐振和串联谐振，从而使谐波放大，使谐波危害大大增加，甚至引起严重事故。

4.谐波会导致继电保护和自动装置的误动作，并会使电气测量仪表计量不准确。

5.谐波对临近的通信系统产生干扰，轻者产生噪声，降低通信质量;重者导致信息丢失，使通信系统无法正常工作。

电能质量指标包括频率波动、电压正弦波畸变和电压偏差等项。对农村电力网来说，主要是电压质量问题。保证电压质量，使用户端电压波动范围在允许电压偏差范围之内，是农村电网建设、改造和运行中的主要任务之一。从1998年开始的农网改造工程，使农村高低压配电网得到了根本性改善，基本解决了线路老化、线损大、电压偏低等问题。

1电压偏低问题

部分地区电压偏低，主要原因有：

(1)线路导线截面小。由于农网改造过程中有些地区对负荷预测不准，导致导线截面选择过小，经过两年的运行，负荷发展较快，线路截面已不能满足载流量的要求。

(2)无功补偿容量不足。由于农村低压电力网中有大量异步电动机和配电变压器，而且负载率不高，无功负荷相对比较高，所以自然功率因数偏低。当补偿并联电容器容量不足时，导致线路输送大量无功功率，而产生电压损耗，引起电压偏低。

(3)10kV或低压配电线路供电半径长。当供电半径超过合理的长度时，线路末端电压损耗太大，导致电压偏低。

(4)每逢春季农业负荷特别集中，造成各级电网电压偏低。

(5)电网中现有主变压器，有载调压装置投运率低或调压操作不及时。

(6)有的农村用户所用配变容量小，负荷高峰时出现了超负荷情况，影响了电压质量。

(7)由于配电变压器三相负载不平衡，引起中性点电压位移，造成负载轻的一相电压偏高，而负载重的一相电压偏低。

电压偏高问题

农网改造使线路结构进一步优化，即配电线路导线截面增大、供电半径相对缩短、无功补偿容量增加，而伴随着产生新的问题，一部分低压用户电压偏高。以我县为例，最近两个月，10个D类电压监测点记录的数据显示：电压超高时间50.5%、超低时间1.4%、合格时间48.1%，且二次侧最高电压高达269V。为什么会发生以上情况呢?分析其中原因，总结如下： [FS:Page]

(1)变压器分接头位置不合理。配变出厂时分接头在额定分头，即II分头，但用户为了保证配变二次电压较高，将分头调到III分头的位置，造成用户电压偏高。当变电所10kV出口电压在规定范围的上限时，配变二次出口最高电压可到258.4V;当变电所少数情况下瞬时电压高于允许值，二次最高电压可高达269V。

(2)由于有些10kV配电线路负荷波动很大，而线路中又安装了大量的无功补偿电容，当负荷较小时，在线路上形成过补偿，导致10kV线路电压升高。

问题的由来?

改善电能质量对于电网和电气设备的安全、经济运行，保障产品质量和科学实验以及人民生活和生产的正常等均有重要意义。电能质量直接关系到国民经济的总体效益。因此人们对电能质量问题的重视并非近几年的事，只不过早期对此认识比较简单，主要局限在保持电网频率和电压水平(即静态或平均偏差不过大)上。自20世纪80年代以来，随着新型电力负荷迅速[FS:Page]发展以及它们对电能质量的要求不断提高，电能质量才逐渐成为电力企业和用户共同关心的问题。目前电能质量中某些问题已成为电工领域的前沿性课题，吸引了许多高等院校、科研院所和一大批电力科技工作者投入其中从事开拓性或开发性工作。归纳起来，电能质量成为热门课题的主要原因有以下几方面：?

(1) 为了提高劳动生产率和自动化水平，大量基于计算机系统的控制设备和电子装置投入使用，这些装置对电能质量非常敏感。一个计算中心失去电压2s就可能破坏几十个小时的数据处理结果或者损失几十万美元的产值。当今自动化设备的连续精加工生产，不论是变速拖动还是机器人，工作母机还是自动化生产线，例如柔性制造系统(FMS)或计算机综合制造系统(CIMS)，它们对配电系统中的干扰和异常非常敏感，甚至几分之一秒的不正常就可能在工厂内部造成混乱，这些用户对不合格电力的容许度可严格到1～2个周波。?

(2) 现代电力系统中用电负荷结构发生了重大变化，诸如半导体整流器、晶闸管调压及变频调整装置、炼钢电弧炉、电气化铁路和家用电器等负荷迅速发展，由于其非线性、冲击性以及不平衡的用电特性，使电网的电压波形发生畸变或引起电压波动和闪变以及三相不平衡，甚至引起系统频率波动等，对供电电能质量造成严重的干扰或“污染”。

(3) 电能作为商品在电力市场运行机制下不同的发电公司包括独立电能生产者在发电侧实行竞争，输配电系统(即电力公司)与发电分离独立经营管理，为发电公司和用户提供转送电能服务，用户侧也可以作为独立实体参加价格控制。这样一个开放和鼓励竞争的运行环境必然对电能质量提出越来越高的要求，并促使电能质量标准化的发展和不断完善。