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浅淡农村供电的电压合格率和可靠性

发布时间:2007年12月19日 14:48    

巴东县电力公司野三关供电所　税典华
　　随着社会的飞速发展，人们的生活水平和科技水平的不断提高，高科技新产品的广泛应用，对于电力企业的供电水平也有了很大的要求和提高。从一个普通用户的简单的事实可知供电可靠性和电压质量的重要。在现在的家庭中，50%的有电脑，平时如果电压太高或太低都会引起电脑关机。虽然现在的电源系统也有了很好的保障和提高，比如重合阐系统，可以不会长时间的让用户造成停电，但对于电脑等高科技产品还是会造成自动关机等影响。我着重对于供电的可靠性和电压合格率做了些研究和探讨，以供学习和参考。
　　一、解析电压合格率
（一）、电压合格率规定和标准
　　城市地区：供电可靠率不低于99.90%，居民客户端电压合格率不低于96%；农村地区:供电可靠率和居民客户端电压合格率，经国家电网公司核定后，由各省（自治区、直辖市）电力公司公布承诺指标。
　　电压是反映电源无动出力与用户无功负荷的平衡情况、按照国家标准，供电所供电额定电压为：
　　低压供电：单相为220V、三相为380V。
　　高压供电：为l0、35（63）、110、220、500（kV）。
　　除发电厂直配电压可采用3kV、6kV外，其它等级的电压应逐步过渡到上述所列的额定电压。
　　客户电压质量指标主要是指客户供电电压偏差合格的状况，供电部门与客户的产权分界处或由供用电协议所规定的电能计量点的电压允许偏差是：
　　1、 单相供电220V居民客户受电端：－10％～+7％，即用电时最高电压不高于236V，最低电压不低于198V。
　　2、 三相供电10KV（6KV）专线客户或380V客户端：－7％～+7％，即用电时最高电压不高于10.7KV（6.42KV）或407V，最低电压不低于9.3KV（5.58KV）或353V。
　　3、35kV及以上用户的电压变动幅度，应不大于系统额定电压的10%；其电压允许偏差值，其绝对值之和应不超过系统额定电压的±10%。
　　4、　对电压质量有特殊要求的客户（如高、新技术客户等），供电电压允许偏差及其合格率由供用电协议确定。
　　5、变电站110kV～35kV母线，正常运行方式时为相应系统额定电压的-3%～+7%，事故时为系统额定电压的±10%。如调度重新下达母线电压曲线，则以调度下达的为准。
　　变电站的10千伏母线电压允许偏差值，应使所带线路的全部高压用户和配电变压器供电的低压用户电压均符合规定值，原则上为相应系统额定电压的0～+7%。
（二）、电压波动过大的危害
　　电压变动幅度如果超过允许范围，将产生下列危害：
　　（1）对电力系统来说，低电压会影响发、供电设备的出力，影响供电可靠性。也影响电力企业自身的经济效益；特别严重时，会发生电压崩溃，频率下降和大面积停电。
　　（2）对用电设备来说，异步电动机的转距与瑞电压的平方成正比，电压降低10%时．转矩低19%，造成工业企业产品质量下降，甚至产品报废。当电动机拖动机械负荷（如：风机、水泵等）时，将使电动机的电流过大，绕组温度升高，加速其绝缘老化；严重时，烧毁电动机。如电压升高5%，电动机的铁芯也将过热。电压低会影响荧光灯的启动。当电压低于20%时，则荧光灯不亮，特别是白炽灯对电压波动的敏感性更大。当电压低于5%；时．其亮度降低18%，电压低于10%。时．其亮度降低约35％；如果电压升高5%，其寿命要减少一半。电压降低还会影响通讯、广播、电视等的传播和收视质量。电压过高和过低会引起电脑关机，影响电信、金融等以电脑为文体的单位的正常运行。
　　（3）增大线损。在输送一定电力时，电压降低，电流增大，电网中可变损失与运行电压的平方成反比。更为严重的是，电压和无功互为因果，互相影响。当无功不足时．将造成电压低；电压越低无功发的越少，这种恶性循环是很危险的。
（三）、影响电压的主要原因
　　影响电压质量的因素主要有以下几方面：
　　（1）电网发电能力不足，缺无功功率
　　（2）电网和用户无功补偿容量不足，用户功率因数过低
　　（3）供电距离超过合理的供电半径
　　（4）线路导线截面选择不当
　　（5）受冲击性负荷或不平衡负荷的影响
　　（6）其它还有一些人为的因素
　　在多数情况下，低电压运行是电压质量不合格的主要表现。瞬时超电压和自动重合阐对用户的影响和危害也不容忽视。
（四）、提高电压合格率的措施
　　（1）、建立电压合格率管理网络，制定《电压质量监测管理细则》、布置电压监测点、统计分析有关数据，制定有针对性的整改计划。
　　（2）、正确调整配变的电压分接头。
　　（3）、经常检查调整三相负荷，尽量使三相负荷平衡，减少电压偏移；定期检查维护配变接地电阻及接地线，特别是连接处，防止接触不良，或接地电阻过大而引起电压偏移。
　　（4）、检查维护线路、开关连接情况，确保接触良好，必要时可涂导电膏降阻。
　　（5）、提高用户功率因数，合理配置无功补偿，优化无功潮流。无功补偿容量与无功负荷在高峰或低谷应按无功平衡的原则进行配置和运行，做到无功分层、分区平衡。功率因数过大，线路压降加大。可以采用集中补偿和用户个补偿相结合的办法；对于负荷较大的动力用户，应尽量就地补偿，效果最好。
　　（6）、采用合理的供电半径，加大导线截面。加快网络改造。对中压配电站，低压220V馈线电压水平首端居民客户端电压偏高（低谷时）而同时远端居民客户端电压偏低（高峰时）的情况，在采取低压无功自动补偿见效不明显时，应考虑改造低压配电网结构，缩短低压配电距离，加大导线截面等措施。对于因为负荷变化，线径偏小，或供电半径过大，线路迂回的地方要及时整改、更换。必要时还应增加配变的容量或调整安装位置。对于35KV和110KV及10KV逐步实现环网供电。
　　（7）、实行移峰填谷，使负荷曲线趋于平稳。农村负荷峰谷明显，负载率低，要多利用经济等手段，宣传鼓励用户在低谷时段用户电，实现移峰填谷，改善电网的电压质量。
　　（8）、加强负荷管理，对较大的异步电动机，且启动频繁的，应督促用户选择合适的启动方式，降低启动电流；对电焊机等功率因数低冲击大的负载，应要求用户使用三相供电，并尽量使用专线供电。
（五）、电压监测点的设置、电压合格率的统计
　　1、电压监测点应选定一批有代表性的变电站10kV母线和用户作为电压质量考核点，分为A、B、C、D四个类别设置：
　A类变电站110kV母线；
　B类35kV及以上专线供电的用户；
　C类10kV及以上电压供电一般用户，原则上每万千瓦时一般负荷应设一个点，并包含对电压有较高要求的重要用户。一般负荷的计算：〔公司全年用电量（万千瓦时）/全年时间（小时）—35kV以上专线用户所设点的负荷（万千瓦）〕；
　D类低压（380/220）用户应每百台配电变压器设一个，其监测点应设在有代表性的低压线路的首端和末端。
　　2、电压监测应逐步推广配网自动化，实施连续在线监测和统计；变电站母线应逐步实现调度自动化实时监测。
　　3、 电压质量统计的时间单位为分钟。
　　4、电压合格率计算公式为：
　　（1）、 各点电压合格率(%)＝点电压合格时间/点考核时间
　　（2）、 各类电压合格率(%)＝该类各点电压合格率之和/该类电压考核点数
　　（3）、 供电电压合格率（%）=0.5A+0.5(B+C+D)/3
二、供电可靠性的探讨和发展
　　可靠性指标是定量评价电力系统对客户供电能力的一个重要参数，可靠性管理是供电企业管理水平和电网技术装备水平的综合体现，提高对广大用户的供电能力和供电质量，用户供电可靠性管理水平，是衡量国际一流供电企业管理的重要指标，是深化优质服务，树立企业形象的需要。随着市场经济的发展，对供电企业的生产管理、优质服务提出新的更高的要求，为用户提供最好的服务就是要为用户提供最可靠的电力，提高供电可靠性是开拓电力市场、提高效益的需要。随着电力体制改革和电网商业化运营的加快，供电可靠性对开拓电力市场、提高企业效益的影响越来越大，及时发现供电企业的薄弱环节，以及所涉及产品质量问题是电力企业满足国民经济发展需要和提高自身效益的有效途径，是与国际接轨的需要。
　　（一）、可靠性主要指标和参考指标及计算公式
　　1.供电可靠率——一年中对用户有效供电时间总小时数与统计期间时间的比 值。
　　2.用户平均停电时间——一年中每一用户的平均停电时间单位以h表示。
　　3.用户平均停电次数——一年中每一用户的平均停电次数
　　4.用户平均故障停电次数——一年中每一用户的平均故障停电次数
　　5.用户平均预安排停电次数——一年中每一用户的平均预安排停电次数
　　6.系统故障停电率——一年中配电系统每百公里线路(包括架空线及电缆)故障 停电次数
　　7.架空线路故障率——一年中每100km架空线路故障次数
　　8.电缆线路故障率——一年中每100km电缆线路故障次数
　　9.配电变压器故障率——一年中每100台配电变压器故障次数
　　10.断路器(带间接保护的)故障率——一年中每100台断路器故障次数
　　11.外部影响停电率——一年中每一用户因配电系统外部原因造成的平均停电 时间与平均停电时间之比
可靠性参考指标：
　　1.用户平均预安排停电时间——一年中每一用户的平均预安排停电时间，单位以h表示
　　2.用户平均故障停电时间——一年中每一用户的平均故障停电时间，单位以h表示
　　3.预安排平均停电时间——一年中预安排停电的每次平均停电时间，单位以h 表示
　　4.故障平均停电时间——一年中故障停电的每次平均停电时间，单位以h表示
　　5.平均停电用户数——一年中平均每次停电的停电用户数
　　6.预安排平均停电户数——一年中平均每次预安排停电的停电用户数
　　7.故障平均停电户数——一年中平均每次故障停电的停电用户数
　　8.用户平均停电损失电量——一年中平均每一用户因停电损失的电量，单位以 kWh表示
　　9.预安排平均停电损失电量——一年中平均每次预安排停电损失电量，单位以 kWh表示
　　10.故障平均停电损失电量——一年中平均每次故障停电损失电量，单位以 kWh表示
　　11.设备停运率——一年中某类设备平均停运次数
　　这一指标，适用于配电系统内各种类型的设备如变压器、断路器、线路等(对 设备按台统计，对线路电缆按长度公里数统计)。
　　12.设备停运持续时间——一年中某类设备平均每次停运的持续时间
　　设备停运持续时间又可按其性质分为故障停运持续时间和预安排停运持续时间。这一指标，适用于配电系统内各种类型的设备，如变压器、断路器、线路电缆等。
　　（二）、停电停运原因
　　1、 故障停电或停运原因
　　(1)、运行管理 ：运行人员过失；检修、施工人员过失； 试验人员过失； 继电人员过失； 调度人员过失； 管理人员过失； 误操作。
　　(2)、设备缺陷 ：设计不当；制造厂质量不良；安装施工不良；遮断容量或动、热稳定容量不够； 绝缘不良或磨损；试验发现的缺陷。
　　(3)、非电业单位：电信； 交通运输(包括车辆及筑路工程)；市政建设；农业生产；爆破；盗窃或破坏； 用户故障； 动物其他第三者(包括火灾)。
　　（4）、. 气候与环境 ：雷电；风；雨、雪、冰；洪水、塌方、下沉；空气污染(污闪)；树木生长或倒塌(非砍伐)。
　　（5）、配电系统以外的其他系统的影响：外部系统故障直接引起的停电；上级系统引起的拉闸限电；其他原因造成的停电。
　　（6）、内部其他原因：上述未列出的其他原因；不明原因。
　　2、预安排停电或停运原因
　　（1）、计划停电： 检修； 施工；外部检修、施工； 用户申请停电。
　　（2）、临时停电：　检修(包括维修)；施工；外部检修、施工；用户申请停电；配电系统本身引起的限电停电；调电(超过3分钟)。
　　（三）、供电可靠率RS3）计算方法：
　　供电可靠率指在统计期间内，扣除系统电源不足限电影响，对用户有效供电时间总小时数与统计期间小时数的比值。

　　以用户供电可靠率综合管理信息系统计算结果为准
　　低压用户平均停电时间(AIHC)：低压用户在统计期间内的平均停电小时数。
　　∑（用户每次停电时间） 　
　　低压用户平均停电时间 = ————————————
　　总用户数
　　∑（每次停电持续时间*每次停电用户数）
　　= ——————————————— 小时/户
　　总用户数
　　低压用户供电可靠率(RS)：在统计期内，对用户有效供电总小时数与统计期间小时数的比值
　　用户平均停电时间
　　低压用户供电可靠率 =（1- —————————）* 100%
　　统计时间
　　低压用户平均停电次数(AITC)：低压用户在统计期内的平均停电次数。
　　∑（每次停电用户数）
　　低压用户平均停电次数= —————————— 次/户
　　总用户数
　　（四）、电网规划可靠性准则
　　为保证经济合理地满足用户预测负荷的供电质量，电网规划工作有必要规定和采用一些可靠性准则。电网规划通常包括以下三个方面：
——负荷预测（电力和电量）；
——所选择设备的技术数据（包括强迫和计划停运数据），价格，施工时间，安全和运行管理等；

——寻求经济最优解，即在合适的时间，需要的地点，安装以最低成本向预计用户供电所需的设施。
　　1．可靠性准则的定义
　　任何电网的功能都要从用户需要出发，适应用户用电的电压和频率要求，保证其合理希望的供电连续性。可靠性代表系统保证满足用户需求功能的能力。可靠性准则实质上就是规定这种可承受（容许）水平的限值。
　　2．技术和经济性准则
　　（1）技术性准则　　一般可将这类准则看成为了保证要求的可靠性而必须由电网满足的条件。这些条件将随采用的系统不同而可能有不同形式，但可大致分成两类：
—— 极限指标（limiting index）准则：根据不允许超过或必须达到的一个或多个可靠性指标综合给出电网失效的极限值。
—— 逻辑判断（all or nothing）准则：这类准则的表达形式是，系统不至遭到损害的一系列状态（电网的偶然事件）。例如必须保证的系统静态稳定性。
　　（2）经济性准则　　当电网故障造成功率削减时，用户将遭受可以用价值衡量的损害，这也就是需要计算的停电损失，它代表了功率不足造成的社会经济后果。这种计算十分复杂，实用上一般是以缺供每度电的损失乘电网的供电不足电量。经济性准则的优点是不必规定任何可靠性指标的限定值，而得到经济上的总体最优化。缺点是某些用户停电损失的定义和对某些重大停电损失的估算非常困难。
　　3．确定性和概率性准则
　　（1确定性准则　　这类准则是检验某些条件状态（例如负荷和停运条件）下电网连续运行的性能，这些状态由事先研究的电网严重运行条件（例如年峰荷期间切除一条线路）来规定。判断逻辑是，如果这些状态下能保证系统正常运行，则其余严重程度较低的运行状态全都应能可靠运行。
　　（2）概率性准则　　可以将概率性准则说成是确定性准则的推广，即对所有可能的状态都可以检验，并计算每一状态的一个或几个可靠性指标（如电力不足，电量不足等），这些状态指标的状态概率加权之和即为某节点或全网的总指标。这样的加权过程就避免了极稀少多重事件的过份考虑，一般易于为工程上接受。
　　4．静态和瞬态性能准则
　　（1）静态性能准则　　假设系统已处于明确定义的负荷和电网设施正常可用的稳定运行状态。静态指标实质上是表征了电网的结构或充裕性性能。
　　（2）瞬态性能准则　　电网发生故障时，必然要经历一个瞬态阶段，这一阶段的特征是检验的状态时间很短，常常是几秒至几分钟，在此期间的功率缺额可能很大，但相应的电量不足却相对于静态工况时小。
　　电力系统可靠性准则的应用范围为发电系统、输电系统、发输电合成系统和配电系统的规划、设计、运行和维修工作。配电系统规划使用可靠性准则的目的，总体而言是要在合理投资的限度内减少未来用户的停电事件和损失。由此可知，不同地理、气候、社会环境和不同经济条件的国家或地区，所制定的准则也必然有很大差异
　　（五）、确保用电客户供电可靠性的措施。
　　为确保用户供电可靠性指标的实现，应加大以下各项措施的落实：
　　（1）加快低压电网改造，增加公用配电变压器容量和导线容量，并逐步实现电缆化，缩短低压网络供电半径，提高对低压用户的供电能力。
　　（2）加强技术保障措施，确保对公用配变台区用户的供电。
　　（3）对公用配电变压器全部实施在线监测，及时发现问题，及时处理整改到位。
　　（4）提高高、中压供电网络的可靠性，减少对低压网络的影响。大力提高装备水平。积极采用免检修、免维护设备如GIS组合电器、SF6开关、真空开关，10KV线路开关无油化率达到100%。加快科技进步，推广实施配电系统自动化，提高配电线路自动化水平。扩大带电作业项目，迁移电杆、直线改耐张、更换配电变压器、加装分段开关、环网开关、变压器带电检测和线路更换合成绝缘子等均实现带电作业。
　　（5）提高故障抢修能力，配备满足需要的抢修服务设备，保证就近抢修服务，大幅度减少故障报修、故障诊断、故障处理和恢复送电时间。
　　（6）加大对供电可靠性工作的管理办法和考核力度。使变电、线路、业扩、配网改造等停电有机地结合起来，避免重复停电和临时停电。
　　（六）、国外配电系统可靠性发展现状
　　近十多年来，世界各国，特别是欧、美及日本等经济技术比较发达的国家，由于以电子技术为中心的技术高速发展，高度信息化设备的广泛应用及普及，社会的现代化正导致配电系统不断向综合自动化的方向发展。目前，配电系统可靠性已经达到了相当高的程度。据统计，1990—1995年，美国和英国用户年平均故障停电时间仅约为70min，日本则减少到了约30min，90年代法国约为30min，加拿大1998年的统计5年平均3.71小时/年。
　　在世界上很多地区，电力工业放宽管理的出现导致了在配电网设计、运行和规划方面产生了根本性的变化。配电网规划将变得更趋向于商业化，同时利润将成为所有投资和运行决策的重点。在很多已经放宽管理的电力系统中，可靠性和电能质量作为一个产品随电能一起出售。各用户对给定质量水平的电能并不愿意付相同数量的钱。实际上，各用户对可靠性及电能质量的要求变化很大。很多电价—可靠性软件包已提供给用户以满足要求。供电部门可提供用户若干合适的可靠性、电能质量水平，以作选择。在很多情况下，通过应用自动和远方切换技术减少对某些用户停电时间，改善供电可靠性。作为配电管理系统的一部分，遥控技术可将故障时间由数小时缩短到数分钟。最近利用电力电子技术已使中压硅工艺得到发展。这类切换开关主要应用在两路电源供电的用户。若电压下降在预定的正常电源供电的限值下，那么开关就会在负荷被切除前2—4m/s内将负荷转移至另一电源。不同用户对可靠性指标要求不同，并愿意为相应等级的可靠性电能付费。为使利润最大，在利润决策中要把可靠性数值包括进去，使投资与适当的可靠性等级间达到平衡。可靠性将量化计入成本优化的过程，并不再象现在那样作为系统性能的一项数值指标考虑。从上可以看到保证电压合格率和提高供电可靠率是项系统而全面的工作，需要新技术、新设备的投入，更是需要更多电力工作者长时间的努力学习研究和付出，才能让电力更好的服务于人类。
参考文献：电力工业部《电网电能质量技术监督管理规定》
电力工业部《客户电压质量管理标准》
能源电（1988)18号《电力系统电压和无功电力管理条例》
能源电［1993］218号《电力系统电压质量和无功电力管理规定(试行)》