大型工业企业供配电系统电压稳定性的研究

张云鹏

中冶东方工程技术有限公司  山东青岛 266500

摘要：大型工业企业内部敏感性负荷居多且均为连续生产，对供电设备的稳定运行要求极高，无法承受短时的电压暂降。处于同一10 k V供电系统的负荷，任一条馈线回路发生两相、三相短路事故，都会造成所在110 k V变电站的10 k V系统的电压不同程度的降落，造成同一系统各个电压等级的用电敏感设备停电、跳闸，严重情况会造成生产紊乱，甚至危及人身及设备安全，给企业造成巨大的经济损失。

关键词：大型工业；供配电系统；电压；稳定性

1 当前工业供配电系统运行中存在的主要问题

1.1 原件质量影响供配电系统运行可靠性、稳定性

当前工业机电设备使用量越来越大，单体设备的规模也越来越大，其中使用的各种元部件也非常大，元部件出现的故障增加了供配电系统出现故障的概率。元部件可分为可修复元部件与不可修复，前者出现的故障可采取更换或者维修的方式，供配电系统可恢复到正常的工作状态；后者出现故障之后，不能得到有效修复，给供配电系统运行带来了较大的影响。

1.2 过电压对供配电系统带来的影响

过电压对系统带来的负面影响相对较大，可分为内过电压和外过电压两类。①外过电压主要是由于外界因素带来的过电压，有大气过电压与雷电过电。从外过电压来看，持续的时间相对较短，一般在几十微秒的范围内，表现脉冲特点，也被称为雷电冲击波。特别是遭受到直击雷过电压时，电压的数量级一般非常大，会直接导致供配电设备出现不可恢复的伤害，导致短路接地故障的发生，对整个系统运行的稳定性带来较大影响。②内过电压主要是供配电系统内部出现的改变，导致其中出现了过电压问题，从问题的类型来看，可分为暂态过电压、谐振过电压及操作过电压等类型。

1.3 供配电系统谐波问题

当前工业供配电系统中使用到了较多的变频设备、整流设备等，这些设备多数为电力半导体装置，设备工作的形态是非线性负载，导致不论是电压还是电流均不是完全正弦波形。根据傅里叶级数可知，其包含有基波分量与谐波分量两类，其中谐波主要是谐波电源产生。若正弦基波电压，在加入到非线性设备后，设备所吸收的电流、电压的波形有着较大不同，这就导致电流出现了畸变。谐波的存在对整个供配电系统整体的运行会产生较大的负面影响，会导致供配电设备出现过热的问题，也会导致设备绝缘层出现加速老化的问题，直接影响到设备的使用寿命，甚至会导致设备出现直接损坏，影响到供配电系统的通讯质量，继电保护装置也不能正常工作。

2提高工业企业供配电系统电压稳定性的措施

2.1 高压供配电系统

(1)此类系统在设计的过程中应明确主要要求，将两路10 kV电源与不同的上级变电站之间相互连接，通过单母线分段的形式处理，设置母联断路器设备，在日常运行的过程中两段母线分别运作，一旦出现故障问题就可以手动切换，避免影响供电的连续性和持续性，只有在主进断路器之内某台设备断开之后，才能进行母联断路器的关闭处理。

(2)应使用真空断路器设备，设置25 kA或者是31.5 kA的断路器设备，在10 kV的开关柜内部区域设置氧化锌避雷器设备，起到过电压的良好保护作用。同时还要使用电动弹簧蓄能操作系统设置真空断路器的设备，引进铅锌免维护电池柜，在其中进行直流处理、继电保护处理、信号电源的控制处理。

(3)选择设置过电流保护功能、速断功能、零序电流保护功能、变压器高温报警等功能的变压器柜设备，同时利用微机综合性的保护方式实现继电保护的目的。在设置继电保护过程中，应重点关注低压侧主进断路器设备与母联断路器设备的电气和机械连锁处理，对母联断路器设备应该采用手动与自动两种投入措施，自动投入措施还需设置自投自负、自投手负、自投停用状态。低压母联断路器设备自投还需设定零到一秒钟的延时时间，在低压侧主进断路器由于过载原因或是短路原因出现故障分闸现象，就不能允许母联断路器的自动化关合。对于不重要的复合回路断路器设备，应按照实际情况设置失压脱扣器，在某台变压器或某路市电出现故障的情况下，母连断路器就可以自动化投入，不重要的负荷回路也会失去压力自动断开，这样能够保证一级负荷供电与二级负荷供电的持续性，另外一台变压器设备的负载也不会超出允许范围。

2.2 低压供配电系统的设置

首先，在两台变压器设备的低压侧母线之间设置母联断路器设备，将其和主进断路器设备相互整合，创建电气联锁与机械设备的联锁，采用自动化与手动性投入的方式，自动化投入措施需要设置自动化投入自动化处理、自动化投入与手动处理、自动化投入与停用三种状态，将自动化投入的时间控制在1秒钟之内，如果低压侧的主进断路器设备由于过载因素或是短路故障因素出现分闸的现象，不能自动化将母联断路器关合。那么对于不重要的负荷回路断路器而言，需要设置失压脱扣器装置，在某路市电或者是某台变压器设备发生故障情况下，母联电路器就能够自动化投入运行，不重要的负荷回路也会出现失压的现象，自动断开，确保一级负荷、二级负荷供电的持续性，不会对供配电的稳定性造成影响；其次，对于主进断路器设备、母联断路器设备、馈出回路断路器设备，都需要设置过载长延时保护、短延时保护、速断保护，这样可以通过合理的保护措施预防发生延时问题、供电间断问题；最后，所设置的无功补偿形式，需要将低压集中自动化补偿方式与分散补偿方式有机整合，在每个变配电站的低压侧都必须设置集中功率因数自动化补偿设备，确保补偿以后的功率因数能够控制在0.96以上。如果存在气体放电光源灯具设备，那么就要在其中设置运行效率较高的电子镇流器部件，起到分散补偿的作用，保证在补偿以后各个灯具的功率因数能够维持在0.96以上。

2.3瞬时内部过电压防护策略

考虑到内部过电压的及时性，目前国内常用的组合式避雷器一般采用四星连接方式，有四个保护单元，它们成双组合，形成六个完整的避雷器。这六个避雷器分别对三相接地过电压和相间过电压进行保护，大大提高了保护的全面性。目前，组合式避雷器的应用有效地提高了保护的全面性，同时，和电动机绝缘水平配合的可靠性也有了很大的提高。目前，采用这种四星连接组合避雷器的主要原因是真空断路器近年来在我国电力行业得到了广泛的应用。此外，随着我国基础设施的不断推进，电网规模也在不断扩大。这些发展导致电力系统过电压危害越来越严重，内部过电压一般为相间过电压。然而，三星连接的MOA很难保护这种过电压。

3结语

当前工业供配电系统在运行的过程中仍旧有着较多的短板存在，随着工业产能的逐渐释放，通过提升工业供配电系统的运行稳定性，可较好的增强工业企业运行的稳定性，从而更好保证利润。因此，工业企业应当深入分析供配电系统运行中存在的技术难题与管理难点，切实采取针对性的措施，全面提升供配电系统运行的质量和效率，从而更好保证工业生产的可持续性与安全性。

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