论文部分内容阅读
摘要：在新时期下，人们对用电的需求是越来越高，而配电变压器在输入电压的时候经常会出现偏差，不是电压过低就是过高，直接影响到人们的用电，甚至还严重影响了人们的生活和工作。所以在这种情况下，国家电网需要重视起来，并要分析出配电变压器输出电压偏差的原因，然后根据具体的原因，找到相应的解决方法。而本文就针对配电变压器输出电压偏差的治理进行了分析和研究。
关键词：配电变压器;输出电压;偏差;治理研究;分析;
随着社会的发展和进步，居民端电压的质量问题也是越来越多，而配电变压器是低压配电网的源头，输入电压质量的好坏，将和用户的电压质量有直接的关系，但是影响配电变压器输出电压质量的因素是非常多的，如配电连接组别、运行的档位、负载率以及三相负荷不平衡度等等，因此我们需要对以上这些因素进行深入并且科学的分析，还要在分析的过程中制定合理的解决措施，避免盲目的改造和重建，否则会影响到供电质量。
一、配电变压器输出电压偏差大的原因分析
（一）电压偏低的原因
影响配电变压器输出电压偏差低的原因主要有以下几个方面：第一，配电网络设计的结构不够合理，这里主要是指一些农电线路送电的距离太长，供电的半径又比较大，而且导线的截面又比较小，所以会使线路电压受到的损失也太大;第二，电网的无功功率电源不足或者是无功补偿设备管理不完善，其中经常停用、长久失修，都会在一定程度上破坏无功平衡，这也是电网电压偏低的主要原因;第三，变压器分接头位置放置的不够合理;最后是电网接线不够合理，电线经常会出现负载过重、负荷功率因数低以及电力设备进行检修或者线路故障等等，这些问题的出现也会使电网电压出现下降的情况[1]。
（二）配电变压器输出电压偏高的原因
在国家快速发展的过程中，我国的电力行业也得到了很大的发展。在现在电网的发展下，20-30万KW的大容量机组将会被直接接入超高压电网，而且500kV超高压线路也会被投入使用中，线路充电的功率会非常大，每百公里充电功率就高达10万kV，在这种情况下，就会使220kV-500kV超高压电网内无功过剩，最终导致主网电压过高。
（三）配电网无功补偿存在的问题
在无功补偿中主要存在以下问题：首先是无功到送的问题，无功到送会给线路和变压器增加损耗，加重线路的供电负担。其次是三相不平衡的问题，三相不平衡也会加大线路和变压器的损耗，同时还给三相不平衡带来比较大的负荷。最后是谐波的问题，谐波含量如果过大的话会给电容器的使用寿命带来很大的影响，甚至会给电容器造成损坏，而且还会因为电容器对谐波的放大作用，增加谐波的干扰，因此在做无功补偿的时候，一定要考虑到谐波的治理。
二、10kV配电变压器的模型分析
为了更好的治理配电电压器输出电压偏差的问题，本文列举了10kV配电变压器负荷在三相平衡和三相不平衡的情况下对电压偏差的影响。对于10kV的配电变压器来说一般采用的都是三相三柱式，常用的连接组别是Dyn11和Yyn0。其中在负荷平衡的情况下，两种连接组别在输出电压的特性上是非常相似的。但是，居民低压负荷是以单相负荷为主的，因为单相的设备用电时间是不同步的，所以会让配电变压器处于三相负载不对称的运行状态，而在这种情况下，系统中存在的零序电流和负序电流，也会造低压侧的三相电压不对称。就目前来说，分析变压器不对称运行的方式时，一般采用的是对称分量法，然后将不对称的三相电流分解为正、负、零序分量。
三、灵敏度分析方法
在最优化的方法中，我们会经常利用灵敏度来分析和研究原始数据的不准确性和稳定性，对于灵敏度的分析方法来说，它是研究和分析一个系统或者模型的状态对系统参数或者周围条件变化的敏感程度的方法，而且通过灵敏度还可以更好的分析和决定，哪些参数对系统或者模型存在影响因素。因为台区首端的电压会受10kV测电压、配电负荷水平、功率因数等多种因素的影响，同时又为了更好的分析每个因素对电压偏差的影响程度，所以本文采用了灵敏度分析方法[2]。
四、三相负荷平衡与不平衡时对电压偏差因素的影响分析
（一）三相负荷平衡时对电压偏差因素的影响分析
根据上文提到的配电变压器的模型来看，台区的影响因素主要有以上提及到的几个方面，所以我们根据配电变压器的电路模型和电压损耗计算得出，10kV侧电压的偏导数为1的时候，负载率和功率因数的偏导数一般都会小于1，由此可以得知，10kV侧电压对台区首端输入电压的影响是最大的，而负载率和功率因数的大小则会和配电变压器容量、负载率以及负荷功率因数等因素有关，但是在影响的程度上差别不是很大，不超过4%。
（二）三相负荷不平衡时对输出电压偏差的影响分析
在三相负荷不平衡的时候，我们首先需要做的是建立配电变压器的正序、负序和零序模型，然后通过对称分量法进行分析。在已知10kV侧电压、负荷电流的情况下，我们需要分析出台区首端的每一相电压大小和本相负荷电流有直接的关系。由此我们可以得知，Dyn11型配电变压器，在三相负荷不平衡的时候，每一相电压之间的差值都是很小的。但是对于Yyn0绕组的配电变压器，分析出它是在零序阻抗的情况下，是正序阻抗的15倍左右，最终得出的结论是，Yyn0与Dyn11绕组配电变压器相比，Yyn0绕组配电变压器在每一相电压上叠加了一个比较大的零序分量，所以会引发中性点的偏移出现，造成各相电压幅值之间有较大的差异。
五、如何治疗配电变压器输出电压偏差的情况。
（一）无功补偿
何为无功补偿？无功补偿装置主要是安装在配电变压器低压侧。根据相关的技术规范和原则来看，配电网低压无功补偿的配置应该是在20%-40%，而在具体的使用过程中，我们会选择30%，它最主要的作用是提高功率的因数，减少配电变压器负载水平，以此来降低电压的损耗[3]。
（二）给配电变压器增加容量
给配电变压器增加容量主要的方式是“以小换大”的增容方式，或者是增加同等容量的变压器。在一般情况下，配电变压器增加容量以后，负载率会变小，也就是原来负载率的一半而。根据电压损耗的计算公式来分析，如果配电变压器在增容以前负载是100%，那么在增容以后就会变成50%，最终通过计算可以得知，增容后的电压有一定的提高，提高了大约2%左右。这种方式主要应用在配电变压器负过载的情况下，或者是在低压侧电压高于0.98pu的情况下。
（三）调节负荷的不平衡度
对于Dyn11绕组型配电变压器来说，每一相的电压损耗和负荷平衡的计算方法都是相同的，在最极端的时候，加入其中一相负荷以后，负载率就会达到100%，而另外两相就会空载。但是通过对负荷的调整，降低了电压损耗，使其减少到原来的三分之一，与此同时，电压也相应的提高了大约1.8%左右，但是在多数条件下，电压提升幅度是远远达不到极端条件下的提升幅度的。由此我们可以得知，Dyn11绕组型配电变压器，虽然可以通过调节不平衡度来提高配电变压器的经济运行能力和带负载能力，但是对于电压的改善效果确不是很大[4]。
结束语
综上所述，向我们阐述了配电变压器输出电压偏差的原因，同时也通过对10kV线路、配电变压器和低压线路的建模得知，配电的负荷水平、功率因数以及运行档位等多种因素都和电压损耗有一定的影响，为此提出了一些治理方法，并對治理方法分析了有效性和适用的范围，最终我们可以很准确的解决配电变压器输出电压偏差的问题，从而提高电压质量。
参考文献：
[1]田树军，郭金明，俸波.10kV带电作业工具耐压试验用的变压器容升电压误差探讨[J].广西电力，2019，42（6）：45-47+52.
[2]袁义生，唐喆.智能配电网电压跌落下的电力电子变压器运行研究[J].电力自动化设备，2019，39（2）：49-54.
[3]曹琪娜，张诗建.配电变压器轻重过载治理方法探讨[J].大众用电，2018，（4）：25-26.
[4]李玉幸，狄彦强，李颜颐，等.电压偏差在低压配电系统中的计算及优化[J].智能建筑电气技术，2020，14（1）：75-78.
关键词：配电变压器;输出电压;偏差;治理研究;分析;
随着社会的发展和进步，居民端电压的质量问题也是越来越多，而配电变压器是低压配电网的源头，输入电压质量的好坏，将和用户的电压质量有直接的关系，但是影响配电变压器输出电压质量的因素是非常多的，如配电连接组别、运行的档位、负载率以及三相负荷不平衡度等等，因此我们需要对以上这些因素进行深入并且科学的分析，还要在分析的过程中制定合理的解决措施，避免盲目的改造和重建，否则会影响到供电质量。
一、配电变压器输出电压偏差大的原因分析
（一）电压偏低的原因
影响配电变压器输出电压偏差低的原因主要有以下几个方面：第一，配电网络设计的结构不够合理，这里主要是指一些农电线路送电的距离太长，供电的半径又比较大，而且导线的截面又比较小，所以会使线路电压受到的损失也太大;第二，电网的无功功率电源不足或者是无功补偿设备管理不完善，其中经常停用、长久失修，都会在一定程度上破坏无功平衡，这也是电网电压偏低的主要原因;第三，变压器分接头位置放置的不够合理;最后是电网接线不够合理，电线经常会出现负载过重、负荷功率因数低以及电力设备进行检修或者线路故障等等，这些问题的出现也会使电网电压出现下降的情况[1]。
（二）配电变压器输出电压偏高的原因
在国家快速发展的过程中，我国的电力行业也得到了很大的发展。在现在电网的发展下，20-30万KW的大容量机组将会被直接接入超高压电网，而且500kV超高压线路也会被投入使用中，线路充电的功率会非常大，每百公里充电功率就高达10万kV，在这种情况下，就会使220kV-500kV超高压电网内无功过剩，最终导致主网电压过高。
（三）配电网无功补偿存在的问题
在无功补偿中主要存在以下问题：首先是无功到送的问题，无功到送会给线路和变压器增加损耗，加重线路的供电负担。其次是三相不平衡的问题，三相不平衡也会加大线路和变压器的损耗，同时还给三相不平衡带来比较大的负荷。最后是谐波的问题，谐波含量如果过大的话会给电容器的使用寿命带来很大的影响，甚至会给电容器造成损坏，而且还会因为电容器对谐波的放大作用，增加谐波的干扰，因此在做无功补偿的时候，一定要考虑到谐波的治理。
二、10kV配电变压器的模型分析
为了更好的治理配电电压器输出电压偏差的问题，本文列举了10kV配电变压器负荷在三相平衡和三相不平衡的情况下对电压偏差的影响。对于10kV的配电变压器来说一般采用的都是三相三柱式，常用的连接组别是Dyn11和Yyn0。其中在负荷平衡的情况下，两种连接组别在输出电压的特性上是非常相似的。但是，居民低压负荷是以单相负荷为主的，因为单相的设备用电时间是不同步的，所以会让配电变压器处于三相负载不对称的运行状态，而在这种情况下，系统中存在的零序电流和负序电流，也会造低压侧的三相电压不对称。就目前来说，分析变压器不对称运行的方式时，一般采用的是对称分量法，然后将不对称的三相电流分解为正、负、零序分量。
三、灵敏度分析方法
在最优化的方法中，我们会经常利用灵敏度来分析和研究原始数据的不准确性和稳定性，对于灵敏度的分析方法来说，它是研究和分析一个系统或者模型的状态对系统参数或者周围条件变化的敏感程度的方法，而且通过灵敏度还可以更好的分析和决定，哪些参数对系统或者模型存在影响因素。因为台区首端的电压会受10kV测电压、配电负荷水平、功率因数等多种因素的影响，同时又为了更好的分析每个因素对电压偏差的影响程度，所以本文采用了灵敏度分析方法[2]。
四、三相负荷平衡与不平衡时对电压偏差因素的影响分析
（一）三相负荷平衡时对电压偏差因素的影响分析
根据上文提到的配电变压器的模型来看，台区的影响因素主要有以上提及到的几个方面，所以我们根据配电变压器的电路模型和电压损耗计算得出，10kV侧电压的偏导数为1的时候，负载率和功率因数的偏导数一般都会小于1，由此可以得知，10kV侧电压对台区首端输入电压的影响是最大的，而负载率和功率因数的大小则会和配电变压器容量、负载率以及负荷功率因数等因素有关，但是在影响的程度上差别不是很大，不超过4%。
（二）三相负荷不平衡时对输出电压偏差的影响分析
在三相负荷不平衡的时候，我们首先需要做的是建立配电变压器的正序、负序和零序模型，然后通过对称分量法进行分析。在已知10kV侧电压、负荷电流的情况下，我们需要分析出台区首端的每一相电压大小和本相负荷电流有直接的关系。由此我们可以得知，Dyn11型配电变压器，在三相负荷不平衡的时候，每一相电压之间的差值都是很小的。但是对于Yyn0绕组的配电变压器，分析出它是在零序阻抗的情况下，是正序阻抗的15倍左右，最终得出的结论是，Yyn0与Dyn11绕组配电变压器相比，Yyn0绕组配电变压器在每一相电压上叠加了一个比较大的零序分量，所以会引发中性点的偏移出现，造成各相电压幅值之间有较大的差异。
五、如何治疗配电变压器输出电压偏差的情况。
（一）无功补偿
何为无功补偿？无功补偿装置主要是安装在配电变压器低压侧。根据相关的技术规范和原则来看，配电网低压无功补偿的配置应该是在20%-40%，而在具体的使用过程中，我们会选择30%，它最主要的作用是提高功率的因数，减少配电变压器负载水平，以此来降低电压的损耗[3]。
（二）给配电变压器增加容量
给配电变压器增加容量主要的方式是“以小换大”的增容方式，或者是增加同等容量的变压器。在一般情况下，配电变压器增加容量以后，负载率会变小，也就是原来负载率的一半而。根据电压损耗的计算公式来分析，如果配电变压器在增容以前负载是100%，那么在增容以后就会变成50%，最终通过计算可以得知，增容后的电压有一定的提高，提高了大约2%左右。这种方式主要应用在配电变压器负过载的情况下，或者是在低压侧电压高于0.98pu的情况下。
（三）调节负荷的不平衡度
对于Dyn11绕组型配电变压器来说，每一相的电压损耗和负荷平衡的计算方法都是相同的，在最极端的时候，加入其中一相负荷以后，负载率就会达到100%，而另外两相就会空载。但是通过对负荷的调整，降低了电压损耗，使其减少到原来的三分之一，与此同时，电压也相应的提高了大约1.8%左右，但是在多数条件下，电压提升幅度是远远达不到极端条件下的提升幅度的。由此我们可以得知，Dyn11绕组型配电变压器，虽然可以通过调节不平衡度来提高配电变压器的经济运行能力和带负载能力，但是对于电压的改善效果确不是很大[4]。
结束语
综上所述，向我们阐述了配电变压器输出电压偏差的原因，同时也通过对10kV线路、配电变压器和低压线路的建模得知，配电的负荷水平、功率因数以及运行档位等多种因素都和电压损耗有一定的影响，为此提出了一些治理方法，并對治理方法分析了有效性和适用的范围，最终我们可以很准确的解决配电变压器输出电压偏差的问题，从而提高电压质量。
参考文献：
[1]田树军，郭金明，俸波.10kV带电作业工具耐压试验用的变压器容升电压误差探讨[J].广西电力，2019，42（6）：45-47+52.
[2]袁义生，唐喆.智能配电网电压跌落下的电力电子变压器运行研究[J].电力自动化设备，2019，39（2）：49-54.
[3]曹琪娜，张诗建.配电变压器轻重过载治理方法探讨[J].大众用电，2018，（4）：25-26.
[4]李玉幸，狄彦强，李颜颐，等.电压偏差在低压配电系统中的计算及优化[J].智能建筑电气技术，2020，14（1）：75-78.