交流供电系统质量改善方法探讨

为了满足系统交流供电质量指标的要求，应对供电系统的运行方式做适当调整。

1.尽量减小电压偏差

根据通信局（站）引入市电供电线路电压的波动范围，合理选择变压器的变压比和电压分接开关。

通过对通信局（站）引入市电供电电压波动范围的调查可知，由一、二类市电供电的通信局（站），其市电供电电压及频率的变化大多在允许的范围内，选用常规的无载调压变压器即可满足通信供电的质量要求。

对于比较偏远的通信局（站），由于市电供电的电压波动较大，因此需采取必要的调压措施，如配置有载调压变压器、三相电力稳压器或调压器等。

在实际工程中，通常采取的措施是配置三相电力稳压器，该类设备占地面积小，便于维护，故障率低；输入电压范围宽，允许偏差可达±30%；输出电压稳压精度高，可以实现无级调压。选用调压设备时应注意以下问题。

1）无载调压

（1）对于油浸式变压器，应选用三级无载分接调压开关。这类调压开关有3个可调位置：0、+5%、－5%。变压器在出厂时，调压开关设置在0位，用户需根据市电电压的高、低进行相应的设置。

（2）对于干式变压器，应选用五级无载分接的调压开关。这类调压开关有5个可调的位置，即在10 kV的基础上+5%、+2.5%、－2.5%、－5%，另加零位。变压器在出厂时，调压开关设置在0位，用户需根据市电电压的高、低进行相应的设置。

对于配置多台变压器的通信局（站），各台变压器的无载分接调压开关应调在同一级上，以防并联运行的变压器由于其线电压、变压比不同，产生很大的环流而烧损变压器。

2）有载调压

有载调压变压器有油浸和干式两种，两种有载调压变压器的选用应根据变压器的安装场所确定，选型时应考虑以下问题。

有载调压变压器的分接调压开关有9个可调位置，即在10 kV的基础上+10%、+7.5%、+5%、+2.5%、－2.5%、－5%、－7.5%、－10%，另加零位。

某些通信局（站）站址偏远，受地方供电部门建设专线供电容量限制，站用市电电源只能从公用的架空线路上T接引入，低谷供电期电压性能指标严重超标，供电质量差。即使采用有载调压变压器，也很难满足通信设备的供电要求。为此，电压过高的通信局（站）可将有载调压开关的调压范围改为10 kV×（1-5%）～10 kV×（1+ 15%），或将变压器的调压范围由10 kV×（1± 10%）改为9.5 kV×（1± 10%）。即将有载开关的0位设定在9.5 kV，以达到降低电压的目的。

虽然供电系统加装调压设备后使系统损耗增加，效率变低，但对某些市电供电质量很差的通信局（站），采用二级调压减小电压偏差还是提高交流供电质量的有效途径。

2.尽量使三相负荷平衡

低压三相交流配电线路中单相负荷较多时，如果三相负荷分配不平衡，系统电能损耗会变大，变压器的容量也将得不到充分利用。为降低电能损耗，提高供电质量，除低压供电系统采用三相五线制配电外，还应对站内的单相负荷进行合理的分配，尽量做到三相均衡。

3.合理补偿系统无功功率

提高系统功率因数可以减小线路导线截面面积和电源容量，减少线路中的电压损耗及电压波动，从而提高供电质量。

国家标准《全国供用电规则》中明确要求：无功电力应就地平衡。高压供电装有带负荷调整电压装置的电力用户，功率因数应达到0.9以上。电力用户应在提高用电自然功率因数的基础上，设计和装置无功补偿设备，并随其负荷和电压的变动及时投入或切除，防止无功电力倒送。

1）无功补偿措施

无功补偿的措施主要有两类：一是通过降低各用电设备所需的无攻功率，以提高自然功率因数，在选用电源设备时，应选用效率及功率因数较高的产品；二是采取无功功率补偿的方式提高功率因数。无功功率补偿通常采用静电电容器作为补偿装置，一般分为个别、分组和集中三种方式。(https://www.xing528.com)

个别补偿通常用于低压回路，电容器直接并接在用电设备近端。其优点是设备的无功功率得到了充分的补偿，同时减少了配电线路及变压器的无功负荷，提高了线路及变压器有功功率的利用。无功功率的个别补偿效果最为理想。个别补偿的不足之处在于投资大、利用率低，个别场所环境比较恶劣，为此个别补偿只适用于运行时间较长、容量较大、负荷平稳、供电线路远的设备。

分组补偿的电容器并接在各用电机房低压配电屏的配电母线上，采用这种补偿方式，其静电电容器的利用率较高，但只能减少供电线路及变压器中的无功负荷，而配电线路中的无功负荷没有得到补偿。

集中补偿是将静电电容器并接在通信局（站）变压器的低压侧。由于这种补偿能使通信局（站）主变压器的视在功率减小，从而使主变压器的容量可以选得较小，具有相当的经济性。而且这种补偿的低压电容器柜就安装在低压配电室内，运行维护方便。因此，这种补偿方式在通信局（站）供电系统中普遍应用。

在变压器高压侧进行的集中无功补偿方式，在通信局（站）通供电系统中应用极少，一方面是高压集中补偿占用机房面积大，需串接电抗器减少合闸冲击浪涌电流，维护不便；另一方面高压电容对过电压很敏感，油浸式电力电容器很容易引起爆炸。

2）无功补偿的安装容量

无功补偿电容器的安装容量AQ（kvar）可按下式计算。

式中 p——负荷容量；

cosφ1、cosφ2——补偿前和补偿后的功率因数值。

选用无功功率补偿装置时，应先按上式求出所需的补偿电容器组的容量，选取容量与计算值相近的产品。

3）成套无功补偿装置

无功功率补偿装置是能根据系统负荷的功率因数值、以10～60 s的时间间隔自动地投切电容器组、使系统的无功功率消耗维持在最低值的一种电工装置。采用无功功率补偿装置一般可以使电网的功率因数长期保持在0.95以上，从而降低变压器乃至整个供电系统的功率损耗，最终达到节约能源、降低成本和提高电网供电质量的目的。

目前，成套无功补偿装置的代表产品主要是PGJ1型无功功率自动补偿屏。它主要由控制器、电容器组及其投切装置等组成。控制器中的相位检测单元测量主电路的电压与电流之间的相位差，后者与设定的功率因数值进行比较，通过比较取出的信号经放大后，输送到延时电路，然后再由执行单元输出“投”“切”指令，使主电路（见图2-8）中的投切装置（一般为接触器）相应地动作，投入或切除部分电容器组。

图2-8　无功功率补偿装置中的主电路

针对电容器组投入时将出现较大涌流的情况，在主电路中设有电抗器（使用专用CI16系列交流接触器时，可不设电抗器）。线路中的灯泡是供电容器放电用的。整个装置还设有过电压保护和过载（包括短路）保护，而接触器又可以提供失压保护功能。

根据需要，装置可以采用手动或自动两种控制方式。电容器组的投切采取循环方式，以保证各接触器、电容器操作次数均衡，从而延长其使用期限。

PGJ系列无功功率自动补偿屏有主屏和辅屏两种形式。主屏含有控制器，一台主屏可与1～3台辅屏组合，其总容量为84～480 kvar。投切方式有6步及8步两种，每步投入14～84 kvar不等。产品的额定电压为400 V（50 Hz），当电网电压超过1.1倍额定电压时，由氧化锌避雷器吸收过电压，同时将电容器切除。当电容器电路电流超过额定电流的130%时，装置能可靠地切除电容器，而在采用电抗器时，能将涌流限制在50倍额定电流以下。电容器放电装置在放电60 s后，其剩余电压小于50 V。

自动补偿屏的屏体有1 000 mm×2 200 mm×600 m和800 mm×2 200 mm×600 mm两种规格，其顶部装设母线。屏面上部为仪表部分（装有电能表、转换开关和控制器等），中间为操作部分（装有开关操作手柄），下部前面是保护电器和控制电器、后面为电容器组。

4.抑制谐波的产生

为保证供电质量，防止谐波对电网及各种电力设备的危害，除对发、供、用电系统加强管理外，还须采取必要措施抑制谐波。这应该从两方面来考虑：① 产生谐波的非线性负荷；② 受危害的电力设备和装置。二者应该相互配合，统一协调，作为一个整体来研究。实际措施的选择要根据谐波达标的水平、效果、经济性和技术成熟度等综合比较。