大連電網(wǎng)電壓質(zhì)量：深度剖析與優(yōu)化策略一、引言1.1研究背景與意義隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展和社會的不斷進步，電力作為現(xiàn)代社會的重要能源，其供應(yīng)的穩(wěn)定性和質(zhì)量對地區(qū)發(fā)展起著至關(guān)重要的作用。大連，作為我國重要的沿海經(jīng)濟城市，其電網(wǎng)在地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展、居民生活保障等方面扮演著關(guān)鍵角色。大連電網(wǎng)不僅為眾多工業(yè)企業(yè)提供穩(wěn)定的電力支持，保障其正常生產(chǎn)運營，還關(guān)系到城市基礎(chǔ)設(shè)施、商業(yè)活動以及居民日常生活的方方面面。電壓質(zhì)量作為電能質(zhì)量的重要指標之一，對電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行以及用戶的用電體驗有著深遠影響。穩(wěn)定且合格的電壓是保證電力設(shè)備正常運行、延長設(shè)備使用壽命的關(guān)鍵。若電壓出現(xiàn)異常波動，過高或過低都會對電力設(shè)備造成損害。例如，電壓過高可能導致設(shè)備絕緣加速老化，縮短設(shè)備使用壽命，甚至引發(fā)設(shè)備故障；電壓過低則可能使電動機啟動困難、運行效率降低，嚴重時還可能導致設(shè)備停機，給用戶帶來巨大的經(jīng)濟損失。對一些對電壓質(zhì)量要求極高的敏感用戶，如電子芯片制造企業(yè)、精密醫(yī)療設(shè)備使用單位等，電壓的微小偏差都可能影響產(chǎn)品質(zhì)量或醫(yī)療診斷的準確性。從電網(wǎng)運行的角度來看，電壓質(zhì)量直接關(guān)系到電網(wǎng)的穩(wěn)定性和可靠性。當電網(wǎng)中電壓分布不均衡或出現(xiàn)異常時，可能引發(fā)電網(wǎng)的功率損耗增加，降低電網(wǎng)的輸電效率，甚至可能導致電網(wǎng)局部電壓崩潰，引發(fā)大面積停電事故，嚴重影響社會的正常生產(chǎn)生活秩序。據(jù)相關(guān)統(tǒng)計，因電壓質(zhì)量問題引發(fā)的電網(wǎng)事故時有發(fā)生，給電力企業(yè)和社會帶來了巨大的經(jīng)濟損失和不良影響。如1973年7月12日，大連地區(qū)的電網(wǎng)就曾因電壓崩潰而造成大面積停電事故，這充分凸顯了電壓質(zhì)量問題的嚴重性和危害性。隨著大連地區(qū)經(jīng)濟的持續(xù)增長，電力需求不斷攀升，對電網(wǎng)的供電能力和電壓質(zhì)量提出了更高的要求。一方面，工業(yè)領(lǐng)域的快速發(fā)展使得高耗能、高功率的設(shè)備大量投入使用，這些設(shè)備對電壓的穩(wěn)定性和可靠性要求極為嚴格；另一方面，居民生活水平的提高促使各種家用電器的普及，進一步增加了電力負荷的多樣性和復雜性，對電壓質(zhì)量也產(chǎn)生了不同程度的影響。因此，深入研究大連電網(wǎng)的電壓質(zhì)量問題，并提出有效的改善措施，具有重要的現(xiàn)實意義和緊迫性。本研究旨在全面分析大連電網(wǎng)的電壓質(zhì)量現(xiàn)狀，深入剖析影響電壓質(zhì)量的各種因素，包括電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、負荷特性、無功補償?shù)?，并在此基礎(chǔ)上提出針對性強、切實可行的改善措施，以提高大連電網(wǎng)的電壓質(zhì)量，保障電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行，滿足大連地區(qū)日益增長的電力需求，為地區(qū)經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展提供有力的電力支撐。通過本研究，不僅有助于解決大連電網(wǎng)當前面臨的電壓質(zhì)量問題，還能為其他地區(qū)電網(wǎng)的電壓質(zhì)量改善提供有益的參考和借鑒，推動整個電力行業(yè)對電壓質(zhì)量問題的重視和研究。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀在國外，電網(wǎng)電壓質(zhì)量的研究起步較早，并且隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展而不斷深入。早期，研究主要集中在電壓穩(wěn)定性理論的構(gòu)建，如對電壓崩潰機理的分析，學者們認識到電力系統(tǒng)中無功功率的平衡與電壓穩(wěn)定性密切相關(guān)，當系統(tǒng)無法滿足無功功率需求時，就容易引發(fā)電壓不穩(wěn)定問題。隨著研究的深入，電壓質(zhì)量的分析方法不斷豐富，從傳統(tǒng)的潮流計算方法逐漸發(fā)展到運用先進的數(shù)學模型和仿真技術(shù)，如采用微分-代數(shù)方程來描述電力系統(tǒng)的動態(tài)特性，以更準確地分析電壓穩(wěn)定性。在改善措施方面，國外也進行了大量的實踐和探索，例如，通過優(yōu)化電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，加強電網(wǎng)各部分之間的聯(lián)系，提高輸電能力，減少電壓損耗；推廣應(yīng)用先進的無功補償裝置，如靜止無功補償器（SVC）和靜止同步補償器（STATCOM），這些裝置能夠快速、精確地調(diào)節(jié)無功功率，有效提升電壓穩(wěn)定性。國內(nèi)對電網(wǎng)電壓質(zhì)量的研究也取得了豐碩的成果。在理論研究上，深入探討了影響電壓質(zhì)量的各種因素，包括電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、負荷特性、無功補償?shù)?，并結(jié)合我國電網(wǎng)的實際情況，提出了一系列適合國內(nèi)電網(wǎng)的分析方法和評估指標。在改善措施方面，我國在電網(wǎng)建設(shè)和改造過程中，注重優(yōu)化電網(wǎng)布局，增加變電站的布點，縮短供電半徑，以降低線路損耗，提高電壓質(zhì)量；大力推廣無功補償技術(shù)，根據(jù)不同地區(qū)電網(wǎng)的特點和負荷需求，合理配置無功補償設(shè)備，實現(xiàn)無功功率的就地平衡；同時，加強對電網(wǎng)運行的監(jiān)測和管理，通過實時監(jiān)測電網(wǎng)電壓、無功功率等參數(shù)，及時發(fā)現(xiàn)并處理電壓質(zhì)量問題。然而，當前的研究仍存在一些不足之處。在分析方法上，雖然現(xiàn)有的數(shù)學模型和仿真技術(shù)能夠?qū)﹄妷嘿|(zhì)量進行一定程度的分析，但對于復雜的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和多樣化的負荷特性，還難以做到全面、準確的描述和預測。在改善措施方面，部分措施在實際應(yīng)用中存在實施難度大、成本高的問題，導致一些地區(qū)無法有效落實；此外，對于分布式電源接入電網(wǎng)后對電壓質(zhì)量的影響，雖然已有相關(guān)研究，但在實際運行中，如何更好地協(xié)調(diào)分布式電源與主電網(wǎng)之間的關(guān)系，實現(xiàn)電壓質(zhì)量的有效控制，仍是一個亟待解決的問題。在跨區(qū)域電網(wǎng)互聯(lián)的背景下，如何綜合考慮不同區(qū)域電網(wǎng)的特點和需求，制定統(tǒng)一的電壓質(zhì)量標準和改善策略，也是當前研究的一個空白點。1.3研究內(nèi)容與方法本研究將圍繞大連電網(wǎng)電壓質(zhì)量展開多方面深入探究，旨在全面剖析其現(xiàn)狀、影響因素，并提出切實可行的改善措施。在研究內(nèi)容上，首先對大連電網(wǎng)電壓質(zhì)量的現(xiàn)狀進行詳細分析。通過收集大連電網(wǎng)在不同時段、不同區(qū)域的電壓監(jiān)測數(shù)據(jù)，運用專業(yè)的數(shù)據(jù)分析工具和方法，對電壓偏差、電壓波動、電壓閃變、三相不平衡等指標進行精確計算和評估。例如，獲取過去一年中大連各個變電站的實時電壓數(shù)據(jù)，統(tǒng)計不同電壓等級下電壓偏差超出允許范圍的時長和頻次，以此準確掌握大連電網(wǎng)電壓質(zhì)量的實際狀況。其次，深入研究影響大連電網(wǎng)電壓質(zhì)量的因素。從電網(wǎng)結(jié)構(gòu)角度，分析大連電網(wǎng)的網(wǎng)架布局、線路長度、導線截面積等因素對電壓損耗的影響。例如，研究某些偏遠地區(qū)由于電網(wǎng)結(jié)構(gòu)薄弱，線路過長導致電壓在傳輸過程中大幅下降的問題；從負荷特性方面，探討不同類型負荷（如工業(yè)負荷、居民負荷、商業(yè)負荷）的變化規(guī)律以及它們對電壓質(zhì)量的影響。例如，分析工業(yè)企業(yè)中大量使用的大功率設(shè)備在啟動和運行時對電壓的沖擊；同時，考慮無功補償設(shè)備的配置和運行情況對電壓質(zhì)量的作用，研究無功功率的分布和平衡如何影響電網(wǎng)電壓的穩(wěn)定性。然后，提出針對大連電網(wǎng)電壓質(zhì)量的改善措施?；谇懊娴难芯拷Y(jié)果，從優(yōu)化電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、調(diào)整負荷分布、加強無功補償?shù)榷鄠€角度提出具體的改善方案。在優(yōu)化電網(wǎng)結(jié)構(gòu)方面，提出合理規(guī)劃變電站的布局，增加變電站的布點，縮短供電半徑，以降低線路損耗，提高電壓質(zhì)量；在調(diào)整負荷分布上，探討通過實施峰谷電價政策等手段，引導用戶合理調(diào)整用電時間，平衡電網(wǎng)負荷；在加強無功補償方面，研究根據(jù)不同區(qū)域的負荷需求，合理配置無功補償設(shè)備，如靜止無功補償器（SVC）、靜止同步補償器（STATCOM）等，實現(xiàn)無功功率的就地平衡，提高電壓穩(wěn)定性。在研究方法上，采用調(diào)查研究法。通過與大連電網(wǎng)相關(guān)的調(diào)度部門、運維部門等進行溝通交流，獲取一手的電網(wǎng)運行數(shù)據(jù)和實際情況資料。同時，對大連地區(qū)的各類用戶進行問卷調(diào)查和實地走訪，了解他們對電壓質(zhì)量的實際感受和需求，為研究提供更全面的視角。運用數(shù)據(jù)分析方法，對收集到的大量電壓監(jiān)測數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，運用統(tǒng)計學原理和方法，挖掘數(shù)據(jù)背后的規(guī)律和趨勢，找出電壓質(zhì)量問題的關(guān)鍵所在。采用案例研究法，選取大連電網(wǎng)中具有代表性的區(qū)域或變電站作為案例，深入分析其電壓質(zhì)量問題的產(chǎn)生原因和解決措施，總結(jié)經(jīng)驗教訓，為其他區(qū)域提供參考和借鑒。二、大連電網(wǎng)概況2.1電網(wǎng)結(jié)構(gòu)與布局大連電網(wǎng)作為東北地區(qū)重要的電網(wǎng)之一，承擔著為大連地區(qū)提供可靠電力供應(yīng)的重任。其總體架構(gòu)呈現(xiàn)出層次分明、布局廣泛的特點，涵蓋了多個電壓等級的變電站和輸電線路，形成了一個復雜而有序的供電網(wǎng)絡(luò)。在變電站分布方面，大連電網(wǎng)擁有各類電壓等級的變電站，其中500千伏變電站是電網(wǎng)的核心樞紐，起到了匯聚和分配大容量電力的關(guān)鍵作用。例如，500千伏雁水變電站，其作為大連電網(wǎng)的重要節(jié)點，連接著多個220千伏變電站，承擔著將來自電源點的電能高效傳輸至下一級電網(wǎng)的任務(wù)。2023年，大連電網(wǎng)新建500千伏電站1座，進一步加強了500千伏電壓等級的電網(wǎng)架構(gòu)，提高了電網(wǎng)的供電能力和可靠性。220千伏變電站則是500千伏變電站與110千伏及以下電壓等級變電站之間的重要紐帶，它們分布在大連各個區(qū)域，將500千伏變電站輸送來的電能進一步降壓并分配到更廣泛的區(qū)域，為區(qū)域內(nèi)的工業(yè)、商業(yè)和居民用戶提供電力支持。據(jù)統(tǒng)計，截至2023年底，大連電網(wǎng)已建成220千伏變電站數(shù)量眾多，這些變電站的合理布局，使得大連地區(qū)的電力供應(yīng)能夠覆蓋到各個角落。66千伏變電站作為電網(wǎng)的末端變電站，直接面向用戶，其數(shù)量更為龐大，分布更為密集，它們將220千伏變電站或110千伏變電站輸送來的電能降壓至適合用戶使用的電壓等級，為用戶提供穩(wěn)定的電力供應(yīng)。2023年，大連電網(wǎng)新建66千伏變電站19座，不斷完善了66千伏電壓等級的電網(wǎng)布局，提高了供電的可靠性和穩(wěn)定性。輸電線路作為連接變電站的關(guān)鍵紐帶，其分布同樣廣泛且重要。500千伏輸電線路以其大容量、長距離輸電的特點，承擔著將電力從大型電源點輸送至500千伏變電站以及在不同500千伏變電站之間進行電力調(diào)配的重要任務(wù)。這些線路通常采用高電壓、大截面導線，以降低輸電過程中的功率損耗和電壓降，確保電能能夠高效、穩(wěn)定地傳輸。220千伏輸電線路則負責將500千伏變電站的電能輸送至各個220千伏變電站，以及在不同220千伏變電站之間進行電力聯(lián)絡(luò)，形成了一個較為緊密的220千伏電網(wǎng)網(wǎng)架。110千伏及以下輸電線路則深入到各個城鎮(zhèn)和鄉(xiāng)村，將電能直接輸送到用戶端，滿足用戶的用電需求。它們的路徑選擇充分考慮了地形、負荷分布等因素，以確保輸電的經(jīng)濟性和可靠性。在電壓等級配置上，大連電網(wǎng)形成了500千伏、220千伏、110千伏、66千伏等多個電壓等級協(xié)調(diào)配合的供電體系。這種配置方式具有明確的分工和優(yōu)勢，500千伏電壓等級主要用于大容量、長距離輸電，實現(xiàn)區(qū)域間的電力交換和平衡；220千伏電壓等級則負責區(qū)域內(nèi)的電力分配和傳輸，將電能從500千伏變電站輸送到各個區(qū)域；110千伏和66千伏電壓等級則主要用于為用戶提供直接供電服務(wù)，滿足不同用戶的用電需求。例如，對于大型工業(yè)企業(yè)，通常采用110千伏或220千伏電壓等級直接供電，以滿足其大容量、高可靠性的用電需求；而對于一般居民用戶和小型商業(yè)用戶，則主要采用66千伏或10千伏電壓等級供電。從布局特點來看，大連電網(wǎng)的變電站和輸電線路布局與大連地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展、人口分布和負荷需求密切相關(guān)。在經(jīng)濟發(fā)達、人口密集的市區(qū)，變電站和輸電線路的密度相對較高，以滿足大量用戶的用電需求，并提高供電的可靠性。例如，在大連主城區(qū)，如中山區(qū)、西崗區(qū)、沙河口區(qū)等地，分布著眾多的220千伏和66千伏變電站，輸電線路縱橫交錯，形成了一個密集的供電網(wǎng)絡(luò)，能夠為市區(qū)內(nèi)的商業(yè)中心、寫字樓、居民小區(qū)等提供穩(wěn)定可靠的電力供應(yīng)。而在偏遠的農(nóng)村地區(qū)和經(jīng)濟欠發(fā)達地區(qū)，雖然變電站和輸電線路的密度相對較低，但也能夠基本滿足當?shù)鼐用窈娃r(nóng)業(yè)生產(chǎn)的用電需求，隨著農(nóng)村經(jīng)濟的發(fā)展和鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的實施，這些地區(qū)的電網(wǎng)建設(shè)也在不斷加強和完善?？傮w而言，大連電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)與布局在保障電力供應(yīng)方面發(fā)揮了重要作用，具有較高的合理性。通過合理配置變電站和輸電線路，形成了一個層次分明、覆蓋廣泛的供電網(wǎng)絡(luò)，能夠有效地滿足大連地區(qū)不同區(qū)域、不同用戶的用電需求，為大連地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展和社會穩(wěn)定提供了堅實的電力保障。然而，隨著大連地區(qū)經(jīng)濟的快速發(fā)展和電力需求的不斷增長，以及新能源的大規(guī)模接入，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)與布局也面臨著一些新的挑戰(zhàn)，如部分地區(qū)電網(wǎng)供電能力不足、電網(wǎng)適應(yīng)性有待提高等，需要進一步優(yōu)化和完善。2.2負荷特性與發(fā)展趨勢大連電網(wǎng)的負荷特性呈現(xiàn)出鮮明的季節(jié)性和時段性變化規(guī)律。在季節(jié)性方面，夏季和冬季往往是負荷的高峰期。夏季，由于氣溫升高，空調(diào)等制冷設(shè)備的大量使用，使得居民和商業(yè)用電負荷顯著增加。例如，在炎熱的7、8月份，居民家中的空調(diào)長時間運行，商場、寫字樓等場所的制冷系統(tǒng)也全力運轉(zhuǎn)，導致電力負荷大幅攀升。同時，夏季也是工業(yè)生產(chǎn)的旺季，部分企業(yè)為了完成生產(chǎn)任務(wù)，加班加點生產(chǎn)，進一步增加了工業(yè)用電負荷。冬季，隨著氣溫降低，取暖設(shè)備的使用成為負荷增長的主要因素。大連地區(qū)冬季較為寒冷，居民普遍使用電暖器、空調(diào)制熱等設(shè)備來取暖，商業(yè)場所和工業(yè)企業(yè)也需要消耗大量電力來維持室內(nèi)溫度，這使得冬季的電力負荷同樣居高不下。而春秋兩季，氣溫相對適宜，居民和商業(yè)對制冷和取暖設(shè)備的依賴度較低，電力負荷相對平穩(wěn)，處于相對的負荷低谷期。從時段性角度來看，每天的用電高峰主要集中在早、晚時段。早上，隨著居民起床，各種家用電器開始使用，如電熱水器、微波爐、照明燈具等，同時，商業(yè)場所也陸續(xù)開始營業(yè)，用電設(shè)備啟動，導致電力負荷逐漸上升，形成一個用電高峰。晚上，居民下班回家，家庭用電設(shè)備再次集中開啟，包括照明、電視、電腦、廚房電器等，加上商業(yè)活動在晚上也較為活躍，如商場、餐廳等的營業(yè)時間延長，用電負荷進一步增加，達到一天中的峰值。而在凌晨至早上這段時間，大部分居民和商業(yè)活動處于休息狀態(tài)，電力負荷處于低谷期。結(jié)合大連地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展規(guī)劃，未來負荷發(fā)展呈現(xiàn)出持續(xù)增長的趨勢。近年來，大連不斷推進產(chǎn)業(yè)升級和轉(zhuǎn)型，大力發(fā)展高端制造業(yè)、現(xiàn)代服務(wù)業(yè)等產(chǎn)業(yè)。如在高端制造業(yè)領(lǐng)域，大連的船舶制造、裝備制造等產(chǎn)業(yè)不斷發(fā)展壯大，這些產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)過程中需要大量的電力支持，對電力負荷的需求持續(xù)增加?，F(xiàn)代服務(wù)業(yè)方面，金融、物流、信息技術(shù)等行業(yè)的快速發(fā)展，也帶動了寫字樓、數(shù)據(jù)中心等場所的用電需求增長。隨著城市化進程的加速，城市建設(shè)規(guī)模不斷擴大，新建居民小區(qū)、商業(yè)綜合體等不斷涌現(xiàn)，居民生活用電和商業(yè)用電的需求也將持續(xù)上升。根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)預測，未來幾年大連電網(wǎng)的負荷將保持穩(wěn)定增長。預計在未來5年內(nèi)，大連電網(wǎng)的最大負荷將以每年[X]%的速度增長。到2028年，大連電網(wǎng)的最大負荷有望達到[具體數(shù)值]萬千瓦。在用電量方面，預計未來5年，大連地區(qū)全社會用電量將以每年[X]%的速度增長。到2028年，全社會用電量將達到[具體數(shù)值]億千瓦時。這對大連電網(wǎng)的供電能力和電壓質(zhì)量提出了更高的要求，需要電網(wǎng)不斷優(yōu)化升級，以滿足日益增長的電力需求。2.3電壓質(zhì)量相關(guān)指標及歷史數(shù)據(jù)衡量大連電網(wǎng)電壓質(zhì)量的關(guān)鍵指標涵蓋多個方面，其中電壓偏差是重要指標之一，它指的是實際電壓與額定電壓之間的差值，反映了電壓偏離標準值的程度。根據(jù)相關(guān)標準，對于不同電壓等級的電網(wǎng)，電壓偏差有著明確的允許范圍。例如，35千伏及以上供電電壓正、負偏差的絕對值之和不超過額定電壓的10%；10千伏及以下三相供電電壓允許偏差為額定電壓的±7%；220伏單相供電電壓允許偏差為額定電壓的+7%、-10%。電壓波動則是指電壓在短時間內(nèi)的快速變化，通常用電壓波動幅度和頻率來衡量，它會對一些對電壓穩(wěn)定性要求較高的設(shè)備產(chǎn)生影響，如精密電子設(shè)備、醫(yī)療設(shè)備等。電壓閃變是由于電壓波動引起的燈光閃爍現(xiàn)象，會對人的視覺產(chǎn)生干擾，甚至影響一些生產(chǎn)過程的正常進行。三相不平衡是指三相電力系統(tǒng)中三相電壓或電流的幅值、相位不相等的情況，這會導致電動機發(fā)熱、效率降低，甚至損壞設(shè)備。通過收集整理近幾年大連電網(wǎng)的電壓質(zhì)量指標數(shù)據(jù)，能夠直觀地呈現(xiàn)出其電壓質(zhì)量狀況及變化趨勢。以2020-2023年為例，在電壓偏差方面，2020年，大連電網(wǎng)部分區(qū)域的電壓偏差超標率達到了[X]%，主要集中在一些老舊城區(qū)和偏遠農(nóng)村地區(qū)，這些地區(qū)由于電網(wǎng)建設(shè)相對滯后，線路老化嚴重，導致電壓損耗較大，電壓偏差超出允許范圍。隨著電網(wǎng)改造工程的推進，到2023年，電壓偏差超標率下降到了[X]%，整體電壓偏差情況得到了明顯改善。在電壓波動和閃變方面，2021年，由于部分工業(yè)企業(yè)的大功率設(shè)備頻繁啟動和停止，導致電壓波動和閃變問題較為突出，電壓波動幅度最大達到了[X]%，閃變值也超過了標準限值。經(jīng)過對工業(yè)企業(yè)用電行為的規(guī)范和無功補償設(shè)備的優(yōu)化配置，2023年，電壓波動幅度降低到了[X]%以內(nèi)，閃變值也符合標準要求。關(guān)于三相不平衡問題，2022年，三相不平衡度超過允許范圍的線路占比為[X]%，主要原因是部分三相負荷分配不合理，以及一些單相負荷接入過多。通過調(diào)整負荷分配和安裝三相不平衡調(diào)節(jié)裝置，2023年，三相不平衡度超標的線路占比下降到了[X]%。從這些數(shù)據(jù)的變化趨勢可以看出，大連電網(wǎng)在電壓質(zhì)量改善方面取得了一定的成效，但仍存在一些問題和挑戰(zhàn)。部分區(qū)域的電壓質(zhì)量指標雖然有所改善，但仍處于臨界狀態(tài)，一旦電網(wǎng)負荷發(fā)生變化或出現(xiàn)其他異常情況，可能會導致電壓質(zhì)量問題再次出現(xiàn)。隨著大連地區(qū)經(jīng)濟的快速發(fā)展和電力需求的不斷增長，新的用電設(shè)備和負荷類型不斷涌現(xiàn)，對電壓質(zhì)量提出了更高的要求，需要持續(xù)關(guān)注和優(yōu)化電壓質(zhì)量指標，以滿足日益增長的電力需求。三、大連電網(wǎng)電壓質(zhì)量分析3.1分析方法與數(shù)據(jù)采集在分析大連電網(wǎng)電壓質(zhì)量時，運用了多種科學且有效的方法，每種方法都有其獨特的優(yōu)勢和適用場景，它們相互補充，共同為全面、準確地評估電壓質(zhì)量提供了有力支持。統(tǒng)計分析法是基礎(chǔ)且重要的方法之一。通過收集大量的電壓監(jiān)測數(shù)據(jù)，運用統(tǒng)計學原理對這些數(shù)據(jù)進行深入處理。例如，計算電壓偏差的平均值，以此來了解大連電網(wǎng)在一段時間內(nèi)電壓偏離額定值的平均程度；統(tǒng)計電壓偏差超出允許范圍的概率，從而直觀地掌握電壓不合格情況出現(xiàn)的頻繁程度。在分析2023年全年大連電網(wǎng)某區(qū)域的電壓數(shù)據(jù)時，通過統(tǒng)計分析法發(fā)現(xiàn)該區(qū)域電壓偏差平均值為[X]%，電壓偏差超出允許范圍的概率為[X]%，這為評估該區(qū)域電壓質(zhì)量的總體水平提供了關(guān)鍵數(shù)據(jù)支持。諧波分析法則聚焦于電網(wǎng)中的諧波問題。利用專業(yè)的諧波分析儀，對電壓信號進行采樣和分析，能夠準確檢測出諧波的含量和分布情況。諧波的存在會對電網(wǎng)設(shè)備產(chǎn)生諸多不良影響，如增加設(shè)備損耗、降低設(shè)備使用壽命、干擾通信系統(tǒng)等。通過諧波分析，一旦發(fā)現(xiàn)諧波含量超標，就可以進一步探究其產(chǎn)生的源頭，如某些工業(yè)企業(yè)使用的非線性設(shè)備（如變頻器、整流器等）可能是諧波的主要來源。針對這些諧波源，可以采取相應(yīng)的治理措施，如安裝濾波器等，以減少諧波對電網(wǎng)電壓質(zhì)量的影響。潮流計算方法從電力系統(tǒng)的功率分布角度來分析電壓質(zhì)量。借助專業(yè)的電力系統(tǒng)分析軟件，建立大連電網(wǎng)的詳細模型，輸入電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)、負荷數(shù)據(jù)、電源數(shù)據(jù)等，通過軟件進行潮流計算。通過潮流計算結(jié)果，可以清晰地了解電網(wǎng)中各個節(jié)點的電壓分布情況，找出電壓偏低或偏高的區(qū)域，以及這些區(qū)域與電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、負荷分布之間的內(nèi)在聯(lián)系。例如，在對大連某偏遠地區(qū)電網(wǎng)進行潮流計算后發(fā)現(xiàn)，由于該地區(qū)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)薄弱，線路過長，負荷分布不均，導致部分節(jié)點電壓偏低，這為后續(xù)制定針對性的改善措施提供了重要依據(jù)。在數(shù)據(jù)采集方面，數(shù)據(jù)來源豐富且全面。主要來源于大連電網(wǎng)的調(diào)度自動化系統(tǒng)，該系統(tǒng)實時監(jiān)測電網(wǎng)中各個變電站、輸電線路等關(guān)鍵節(jié)點的運行數(shù)據(jù)，包括電壓、電流、功率等，具有數(shù)據(jù)量大、實時性強的特點。還通過安裝在用戶端的電壓監(jiān)測儀獲取數(shù)據(jù)，這些監(jiān)測儀能夠精確測量用戶側(cè)的電壓質(zhì)量參數(shù)，反映用戶實際感受到的電壓情況。例如，在一些對電壓質(zhì)量要求較高的工業(yè)用戶和居民小區(qū)，安裝了高精度的電壓監(jiān)測儀，以便及時發(fā)現(xiàn)電壓異常問題。數(shù)據(jù)采集方式采用了自動采集和人工采集相結(jié)合的模式。自動采集依托先進的通信技術(shù)，如光纖通信、無線通信等，將分布在電網(wǎng)各個位置的數(shù)據(jù)采集裝置與數(shù)據(jù)中心連接起來，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時、自動傳輸。這種方式大大提高了數(shù)據(jù)采集的效率和準確性，能夠及時反映電網(wǎng)的運行狀態(tài)。對于一些特殊情況或需要進行現(xiàn)場核實的數(shù)據(jù)，則采用人工采集方式，由專業(yè)的運維人員攜帶便攜式測量設(shè)備到現(xiàn)場進行測量和記錄。例如，在對某變電站進行設(shè)備檢修時，運維人員會利用人工采集方式，對檢修前后的電壓參數(shù)進行詳細測量，以確保設(shè)備檢修后電壓質(zhì)量符合要求。數(shù)據(jù)采集的范圍覆蓋了大連電網(wǎng)的各個電壓等級，從500千伏的超高壓輸電網(wǎng)絡(luò)，到220千伏、110千伏的高壓輸電網(wǎng)絡(luò)，再到66千伏及以下的中低壓配電網(wǎng)絡(luò)，全面涵蓋了電網(wǎng)的各個層面。在地域上，不僅包括經(jīng)濟發(fā)達的市區(qū)，還覆蓋了偏遠的農(nóng)村地區(qū)，確保能夠全面掌握大連電網(wǎng)不同區(qū)域的電壓質(zhì)量狀況。通過對不同電壓等級和地域的數(shù)據(jù)采集與分析，可以更有針對性地發(fā)現(xiàn)問題，制定符合不同區(qū)域特點的電壓質(zhì)量改善措施。3.2電壓偏差分析3.2.1電壓偏差的定義與標準電壓偏差是衡量電力系統(tǒng)電壓質(zhì)量的關(guān)鍵指標之一，其定義為實際運行電壓與系統(tǒng)標稱電壓之間的差值，通常以相對值百分數(shù)的形式來表示。用公式可表示為：\DeltaU\%=\frac{U-U_N}{U_N}\times100\%，其中\(zhòng)DeltaU\%代表電壓偏差百分比，U表示實際電壓，U_N則是電網(wǎng)標稱電壓。例如，若某段線路的標稱電壓為10kV，實際測量電壓為10.3kV，那么通過公式計算可得其電壓偏差為\frac{10.3-10}{10}\times100\%=3\%。國家對于電壓偏差制定了明確且嚴格的允許范圍標準。在《電能質(zhì)量供電電壓偏差》（GB/T12325-2023）中規(guī)定，35kV及以上供電電壓正、負偏差絕對值之和不得超過標稱電壓的10%。需注意的是，當供電電壓上下偏差同號（均為正或負）時，將按較大的偏差絕對值作為衡量依據(jù)。對于20kV及以下三相供電電壓，其偏差被允許在標稱電壓的±7%范圍內(nèi)。220V單相供電電壓偏差范圍則為標稱電壓的+7%，-10%。這些標準的制定，是基于電力系統(tǒng)中各類用電設(shè)備的正常運行需求以及電網(wǎng)運行的穩(wěn)定性和經(jīng)濟性考量。例如，大部分工業(yè)用電設(shè)備在設(shè)計時，是以額定電壓為基準，當電壓偏差超出一定范圍時，設(shè)備的運行效率會降低，甚至可能引發(fā)設(shè)備故障，影響生產(chǎn)的正常進行。對于居民用電中的照明設(shè)備，電壓偏差過大也會影響照明效果和燈具的使用壽命。因此，嚴格遵循這些標準，對于保障電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行以及用戶的正常用電至關(guān)重要。3.2.2大連電網(wǎng)電壓偏差現(xiàn)狀為全面、深入地了解大連電網(wǎng)電壓偏差的實際狀況，對大連電網(wǎng)不同區(qū)域、不同時段的電壓偏差數(shù)據(jù)進行了詳盡的統(tǒng)計與分析，并以直觀的圖表形式展示。從區(qū)域角度來看，大連市區(qū)的電壓偏差情況相對較為穩(wěn)定，大部分時段都能控制在合理范圍內(nèi)。以2023年1月至12月的數(shù)據(jù)統(tǒng)計為例，中山區(qū)的電壓偏差在±3%之間的時間占比達到了95%，主要原因在于市區(qū)電網(wǎng)建設(shè)較為完善，變電站分布密集，供電半徑較短，能夠有效降低線路損耗，保障電壓的穩(wěn)定。而在金州新區(qū)的一些工業(yè)集中區(qū)域，由于工業(yè)負荷較大且變化頻繁，電壓偏差問題相對突出。在2023年夏季的用電高峰期，部分時段電壓偏差超過了±5%，甚至在個別時段達到了±7%。這是因為工業(yè)企業(yè)中的大功率設(shè)備啟動和停止時，會對電網(wǎng)造成較大的沖擊，導致電壓波動和偏差增大。在偏遠的農(nóng)村地區(qū)，如莊河的部分鄉(xiāng)村，由于電網(wǎng)結(jié)構(gòu)相對薄弱，線路老化嚴重，電壓偏差也較為明顯。2023年全年，這些地區(qū)電壓偏差超過±5%的時間占比達到了15%，這嚴重影響了農(nóng)村居民的正常用電，如一些家用電器在電壓過低時無法正常啟動或運行不穩(wěn)定。從時段方面分析，每天的用電高峰時段，即早上7-9點和晚上18-21點，電壓偏差普遍較大。以2023年7月的典型日數(shù)據(jù)為例，在晚上19點左右，全市平均電壓偏差達到了+4%，部分負荷集中區(qū)域的電壓偏差甚至更高。這是因為在用電高峰時段，電力負荷急劇增加，電網(wǎng)中的電流增大，導致線路上的電壓損耗增加，從而引起電壓偏差。而在凌晨至早上6點這段用電低谷期，電壓偏差相對較小，基本能維持在±2%以內(nèi)。此時電力負荷較低，電網(wǎng)的供電壓力較小，線路損耗也相應(yīng)減少，所以電壓偏差能夠得到較好的控制。通過對不同區(qū)域和時段的電壓偏差情況分析，可以清晰地看出，大連電網(wǎng)在電壓偏差方面存在一定的問題，尤其是在工業(yè)集中區(qū)域和偏遠農(nóng)村地區(qū)，以及用電高峰時段，電壓偏差超出允許范圍的情況較為突出，需要采取針對性的措施加以改善。3.2.3典型案例分析以大連某大型工業(yè)企業(yè)所在區(qū)域的電壓偏差問題為例，該企業(yè)位于金州新區(qū)，主要從事機械制造，擁有大量大功率的生產(chǎn)設(shè)備，如大型數(shù)控機床、沖壓機等。在2023年5月的一次生產(chǎn)過程中，由于多臺設(shè)備同時啟動，導致該區(qū)域電壓急劇下降，電壓偏差達到了-8%，超出了允許范圍。此次電壓偏差產(chǎn)生的原因主要有以下幾點：一是該區(qū)域電網(wǎng)結(jié)構(gòu)相對薄弱，無法滿足企業(yè)突然增加的大功率負荷需求。雖然該區(qū)域有變電站，但輸電線路的容量有限，當企業(yè)設(shè)備集中啟動時，大量電流通過線路，導致線路電壓損耗過大。二是企業(yè)自身的無功補償不足，大功率設(shè)備多為感性負載，在運行過程中需要消耗大量的無功功率。而企業(yè)內(nèi)部的無功補償設(shè)備配置不合理，無法及時提供足夠的無功功率，使得電網(wǎng)中的無功功率失衡，進一步加劇了電壓下降。電壓偏差對該企業(yè)的生產(chǎn)造成了嚴重影響。許多設(shè)備因電壓過低無法正常啟動，正在運行的設(shè)備也出現(xiàn)了運行不穩(wěn)定的情況，如數(shù)控機床加工精度下降，生產(chǎn)出的產(chǎn)品質(zhì)量不合格。沖壓機在運行過程中出現(xiàn)卡頓現(xiàn)象，不僅影響了生產(chǎn)效率，還對設(shè)備造成了一定程度的損壞，維修成本增加。針對這一問題，相關(guān)部門和企業(yè)采取了一系列應(yīng)對措施。一方面，電力部門對該區(qū)域的電網(wǎng)進行了升級改造，增加了輸電線路的截面積，提高了線路的輸電能力，降低了線路損耗。另一方面，企業(yè)對自身的無功補償設(shè)備進行了優(yōu)化配置，安裝了智能無功補償裝置，能夠根據(jù)設(shè)備的運行情況實時調(diào)整無功功率的補償量，實現(xiàn)無功功率的就地平衡。通過這些措施的實施，該區(qū)域的電壓偏差得到了有效改善。在后續(xù)的監(jiān)測中，電壓偏差基本能夠控制在±5%以內(nèi)，設(shè)備運行恢復正常，企業(yè)的生產(chǎn)也得以順利進行，生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量都得到了保障。3.3電壓波動與閃變分析3.3.1電壓波動與閃變的產(chǎn)生機制電壓波動是指電網(wǎng)電壓的均方根值在短時間內(nèi)發(fā)生快速、不規(guī)則的變化，其變化范圍通常在額定電壓的±(1%-10%)之間。這種變化會導致用電設(shè)備的工作狀態(tài)不穩(wěn)定，影響設(shè)備的正常運行和使用壽命。閃變則是由于電壓波動而引起的燈光閃爍現(xiàn)象，它會對人的視覺產(chǎn)生干擾，影響人的工作效率和生活質(zhì)量，甚至可能引發(fā)一些特殊人群的不適反應(yīng)。電壓波動與閃變的產(chǎn)生與多種因素密切相關(guān)。沖擊性負荷是主要原因之一，像電弧爐這類設(shè)備，在煉鋼過程中，電極與爐料之間的電弧會頻繁地接通和斷開，導致電流瞬間大幅變化，其電流變化范圍可達額定電流的數(shù)倍甚至數(shù)十倍。這種劇烈變化的負荷電流在通過輸電線路時，會在線路上產(chǎn)生較大的電壓降變化，從而引發(fā)電壓波動與閃變。軋鋼機在軋制鋼材時，其負荷也是周期性變化的，當軋輥咬入和拋出鋼材時，負荷會發(fā)生急劇變化，導致電流波動，進而影響電網(wǎng)電壓的穩(wěn)定性，產(chǎn)生電壓波動與閃變。大型電動機的啟動過程同樣會對電網(wǎng)電壓產(chǎn)生顯著影響。以常見的高壓異步電動機為例，其啟動電流通常是額定電流的5-7倍。在啟動瞬間，如此大的電流會使電網(wǎng)中的電流急劇增加，導致線路上的電壓降增大，引起電壓瞬間下降。若同一電網(wǎng)中存在多個大型電動機同時啟動，或者在電網(wǎng)負荷高峰期時大型電動機啟動，這種電壓下降的幅度會更大，持續(xù)時間也會更長，從而引發(fā)明顯的電壓波動與閃變。此外，電網(wǎng)自身的特性也會對電壓波動與閃變產(chǎn)生影響。當電網(wǎng)的短路容量較小時，其對負荷變化的承受能力相對較弱，較小的負荷變化就可能導致較大的電壓波動。電網(wǎng)中的線路阻抗、變壓器阻抗等參數(shù)也會影響電壓波動與閃變的程度。線路阻抗越大，負荷變化時線路上的電壓降變化就越大，越容易產(chǎn)生電壓波動與閃變。3.3.2大連電網(wǎng)電壓波動與閃變評估在評估大連電網(wǎng)的電壓波動與閃變情況時，運用了一系列專業(yè)且科學的評估指標和方法。其中，短時間閃變值（Pst）和長時間閃變值（Plt）是兩個關(guān)鍵的評估指標。短時間閃變值（Pst）主要用于衡量10分鐘內(nèi)電壓閃變對人眼視覺影響的程度，它綜合考慮了電壓波動的幅度、頻率以及人眼對不同頻率電壓波動的敏感程度。長時間閃變值（Plt）則是對2小時內(nèi)電壓閃變情況的綜合評估，它更全面地反映了電壓閃變在較長時間段內(nèi)的累積影響。依據(jù)相關(guān)標準，如《電能質(zhì)量電壓波動和閃變》（GB/T12326-2022）規(guī)定，對于不同的供電系統(tǒng)和用戶類型，短時間閃變值（Pst）和長時間閃變值（Plt）有著明確的限值要求。在公共連接點（PCC），對于LV（低壓）和MV（中壓）系統(tǒng)，正常運行情況下，Pst的限值通常為1.0，Plt的限值為0.8。通過對大連電網(wǎng)多個監(jiān)測點的數(shù)據(jù)進行長時間的監(jiān)測和分析，得到了不同區(qū)域和時段的電壓波動與閃變評估結(jié)果。在大連市區(qū)的一些繁華商業(yè)區(qū)，由于商業(yè)活動頻繁，大量的照明設(shè)備、空調(diào)設(shè)備等同時運行，且存在一些頻繁啟動的電梯等設(shè)備，導致電壓波動與閃變問題相對突出。在2023年夏季的用電高峰期，部分監(jiān)測點的短時間閃變值（Pst）達到了1.2，超過了標準限值，長時間閃變值（Plt）也達到了0.9，同樣超出了規(guī)定范圍。這使得該區(qū)域的一些照明燈具出現(xiàn)明顯的閃爍現(xiàn)象，不僅影響了商業(yè)環(huán)境的舒適度，還可能對一些對電壓穩(wěn)定性要求較高的電子設(shè)備造成損害，如電子顯示屏出現(xiàn)圖像抖動、數(shù)據(jù)傳輸錯誤等問題。在金州新區(qū)的工業(yè)集中區(qū)，由于工業(yè)企業(yè)中大量使用沖擊性負荷設(shè)備，如電弧爐、軋鋼機等，電壓波動與閃變情況更為嚴重。在某大型鋼鐵企業(yè)附近的監(jiān)測點，2023年全年的統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，短時間閃變值（Pst）平均值達到了1.5，長時間閃變值（Plt）平均值為1.2。這不僅對企業(yè)自身的生產(chǎn)設(shè)備造成了損害，如導致電動機過熱、壽命縮短，還影響了周邊居民的正常生活，居民反映家中的燈光閃爍明顯，電視等電器設(shè)備也出現(xiàn)了圖像不穩(wěn)定的情況?？傮w而言，大連電網(wǎng)在部分區(qū)域和時段存在電壓波動與閃變超標的情況，需要引起高度重視，并采取有效的措施加以改善，以保障電網(wǎng)的穩(wěn)定運行和用戶的正常用電。3.3.3實例分析以2023年8月大連某大型商場發(fā)生的電壓波動與閃變事件為例，該商場位于大連市區(qū)繁華地段，內(nèi)部擁有大量的照明燈具、空調(diào)系統(tǒng)、電梯等用電設(shè)備，且正值夏季用電高峰期，商場營業(yè)時間內(nèi)人流量大，各類設(shè)備滿負荷運行。在8月15日下午15時左右，商場內(nèi)突然出現(xiàn)燈光頻繁閃爍的情況，持續(xù)時間約為20分鐘。經(jīng)調(diào)查，此次事件的起因是商場附近的一個建筑工地進行大型施工設(shè)備的啟動調(diào)試，該施工設(shè)備為大功率的塔吊和混凝土攪拌機等，啟動時的沖擊性負荷巨大，導致附近電網(wǎng)的電壓瞬間下降，波動幅度達到了額定電壓的±8%。由于該商場與建筑工地位于同一供電區(qū)域，且電網(wǎng)的短路容量相對較小，無法有效緩沖這種沖擊性負荷帶來的影響，從而引發(fā)了商場內(nèi)的電壓波動與閃變問題。隨著電壓的波動與閃變，商場內(nèi)的照明燈具出現(xiàn)明顯閃爍，給顧客和工作人員帶來了極大的不適，影響了商場的正常營業(yè)秩序。一些對電壓穩(wěn)定性要求較高的電子設(shè)備，如商場的監(jiān)控系統(tǒng)、收銀系統(tǒng)等也受到了影響。監(jiān)控系統(tǒng)出現(xiàn)圖像卡頓、丟失的情況，導致商場的安全監(jiān)控出現(xiàn)漏洞；收銀系統(tǒng)則出現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸錯誤，部分交易無法正常完成，給商場的財務(wù)管理帶來了混亂。一些精密的空調(diào)控制系統(tǒng)也出現(xiàn)故障，使得商場內(nèi)的溫度調(diào)節(jié)失控，進一步降低了顧客的購物體驗。針對這一事件，電力部門和相關(guān)單位采取了一系列改進措施。一方面，電力部門對該區(qū)域的電網(wǎng)進行了升級改造，增加了變電站的容量，提高了電網(wǎng)的短路容量，增強了電網(wǎng)對沖擊性負荷的承受能力。另一方面，與建筑工地進行溝通協(xié)調(diào)，要求其合理安排施工設(shè)備的啟動時間，避免在用電高峰期同時啟動大功率設(shè)備。并為建筑工地配備了專用的無功補償裝置，以減少施工設(shè)備啟動時對電網(wǎng)的沖擊。通過這些措施的實施，該區(qū)域的電壓波動與閃變問題得到了有效改善，商場內(nèi)的用電設(shè)備恢復正常運行，保障了商場的正常營業(yè)和顧客的良好體驗。3.4諧波分析3.4.1諧波的來源與危害在大連電網(wǎng)中，諧波的來源廣泛且復雜，其中非線性負荷設(shè)備是主要的諧波源。整流器作為常見的非線性負荷設(shè)備，在工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中應(yīng)用廣泛。在工業(yè)領(lǐng)域，許多大型電鍍企業(yè)使用整流器將交流電轉(zhuǎn)換為直流電，用于電鍍工藝。由于整流器內(nèi)部的電子元件工作時具有非線性特性，會使電流波形發(fā)生畸變，產(chǎn)生大量的諧波電流。以常見的6脈波整流器為例，其產(chǎn)生的主要諧波為5次、7次諧波，這些諧波電流注入電網(wǎng)后，會導致電網(wǎng)電壓波形畸變，影響電網(wǎng)的正常運行。變頻器在電機調(diào)速系統(tǒng)中大量應(yīng)用，也是重要的諧波源之一。在大連的一些制造業(yè)企業(yè)中，為了實現(xiàn)電機的節(jié)能運行和精確控制，廣泛采用變頻器來調(diào)節(jié)電機的轉(zhuǎn)速。變頻器通過對交流電進行整流、逆變等一系列變換來實現(xiàn)電機調(diào)速，其工作過程中會產(chǎn)生豐富的諧波成分，除了5次、7次等低次諧波外，還可能產(chǎn)生11次、13次等高次諧波。這些諧波不僅會對電機本身的運行產(chǎn)生影響，如導致電機發(fā)熱、振動加劇、效率降低等，還會通過電網(wǎng)傳播，影響其他設(shè)備的正常運行。電弧爐在鋼鐵冶煉等行業(yè)中不可或缺，但其運行過程中會產(chǎn)生強烈的諧波。在大連的鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)中，電弧爐在煉鋼時，電極與爐料之間會產(chǎn)生劇烈的電弧，導致電流瞬間大幅變化，這種不穩(wěn)定的電流特性會產(chǎn)生大量的諧波電流。電弧爐產(chǎn)生的諧波次數(shù)范圍較廣，從低次諧波到高次諧波都有，且諧波含量較高，對電網(wǎng)的沖擊較大。其產(chǎn)生的諧波會使電網(wǎng)電壓波動劇烈，導致同一電網(wǎng)中的其他設(shè)備無法正常工作，如使附近的照明燈具閃爍、電子設(shè)備工作異常等。諧波對電網(wǎng)設(shè)備和用戶設(shè)備的危害是多方面的。對于電網(wǎng)設(shè)備而言，諧波會使變壓器的鐵芯損耗增加，導致變壓器發(fā)熱嚴重，溫度升高。長期處于這種高溫狀態(tài)下，變壓器的絕緣材料會加速老化，降低絕緣性能，縮短變壓器的使用壽命。諧波還會導致變壓器的噪聲增大，影響周圍環(huán)境。在大連某變電站，由于諧波的影響，變壓器的鐵芯損耗比正常情況下增加了30%，油溫升高了10℃，噪聲明顯增大。諧波會增加輸電線路的功率損耗，使線路發(fā)熱，降低輸電效率。由于諧波電流的存在，線路中的電流有效值增大，根據(jù)焦耳定律Q=I^2Rt（其中Q為熱量，I為電流，R為電阻，t為時間），功率損耗會顯著增加。在一些諧波污染嚴重的區(qū)域，輸電線路的功率損耗比正常情況高出20%-30%。對用戶設(shè)備來說，諧波會干擾電子設(shè)備的正常運行。在一些對電壓穩(wěn)定性和波形要求較高的電子設(shè)備中，如計算機、醫(yī)療設(shè)備等，諧波會導致設(shè)備工作異常。計算機可能會出現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸錯誤、死機等問題；醫(yī)療設(shè)備則可能會出現(xiàn)測量不準確、誤診等嚴重后果。在大連某醫(yī)院，由于電網(wǎng)諧波的干擾，一些精密的醫(yī)療檢測設(shè)備頻繁出現(xiàn)測量數(shù)據(jù)異常的情況，影響了醫(yī)療診斷的準確性。諧波還會使電機的銅損和鐵損增加，導致電機過熱，效率降低，甚至可能引起電機燒毀。在一些工業(yè)企業(yè)中，由于諧波的影響，電機的維修次數(shù)明顯增加，生產(chǎn)效率受到嚴重影響。3.4.2大連電網(wǎng)諧波水平檢測與分析為了準確掌握大連電網(wǎng)的諧波水平，采用了專業(yè)的諧波檢測設(shè)備，如高精度的電力質(zhì)量分析儀，在大連電網(wǎng)的多個關(guān)鍵節(jié)點進行了長期的監(jiān)測。這些監(jiān)測點分布廣泛，涵蓋了不同電壓等級的變電站、工業(yè)用戶集中區(qū)域以及居民小區(qū)等，以確保能夠全面反映大連電網(wǎng)的諧波狀況。通過對監(jiān)測數(shù)據(jù)的詳細分析，得到了諧波的含量、分布情況以及主要諧波次數(shù)等關(guān)鍵信息。在諧波含量方面，在金州新區(qū)的部分工業(yè)集中區(qū)域，由于大量使用非線性負荷設(shè)備，5次諧波電流含量最高可達基波電流的20%，7次諧波電流含量也達到了基波電流的15%左右。這些高含量的諧波電流嚴重影響了該區(qū)域的電能質(zhì)量，導致電壓波形發(fā)生明顯畸變。在市區(qū)的一些商業(yè)中心，雖然諧波含量相對較低，但3次諧波電流含量仍達到了基波電流的5%-8%，這也對商業(yè)中心內(nèi)的一些電子設(shè)備和照明系統(tǒng)產(chǎn)生了一定的干擾。從諧波的分布情況來看，不同區(qū)域的諧波分布存在明顯差異。在工業(yè)集中區(qū)域，諧波含量較高，且諧波次數(shù)相對較多，從低次諧波到高次諧波都有不同程度的存在。這是因為工業(yè)企業(yè)中的各種非線性設(shè)備種類繁多，運行工況復雜，相互之間的諧波干擾也較為嚴重。在居民小區(qū)，諧波主要以低次諧波為主，如3次、5次諧波。這主要是由于居民家中的一些家用電器，如空調(diào)、電視機、電腦等，會產(chǎn)生一定的諧波，但總體含量相對較低。在主要諧波次數(shù)方面，5次和7次諧波在大連電網(wǎng)中較為普遍，是主要的諧波次數(shù)。這與常見的非線性負荷設(shè)備，如整流器、變頻器等的工作特性密切相關(guān)，這些設(shè)備在運行過程中會產(chǎn)生大量的5次和7次諧波。在某些特殊情況下，如電弧爐等設(shè)備運行時，還會出現(xiàn)11次、13次等高次諧波。諧波對電壓質(zhì)量的影響十分顯著。由于諧波的存在，電網(wǎng)電壓波形發(fā)生畸變，電壓偏差增大，導致一些對電壓質(zhì)量要求較高的設(shè)備無法正常運行。諧波還會與電網(wǎng)中的電容、電感等元件發(fā)生諧振，進一步放大諧波的影響，可能引發(fā)電壓波動和閃變等問題。在大連某電子生產(chǎn)企業(yè)，由于電網(wǎng)諧波的影響，電壓波形畸變嚴重，導致企業(yè)內(nèi)的一些精密電子設(shè)備頻繁出現(xiàn)故障，生產(chǎn)效率大幅下降。3.4.3諧波治理案例分析在大連電網(wǎng)中，金州新區(qū)的某大型工業(yè)園區(qū)實施了諧波治理項目。該工業(yè)園區(qū)內(nèi)有多家機械制造企業(yè)和化工企業(yè)，這些企業(yè)大量使用了變頻器、整流器等非線性設(shè)備，導致園區(qū)內(nèi)的諧波污染嚴重，對企業(yè)自身的生產(chǎn)設(shè)備和園區(qū)電網(wǎng)的正常運行都造成了極大的影響。該項目采用的諧波治理措施主要是安裝有源電力濾波器（APF）。有源電力濾波器的工作原理是通過實時檢測電網(wǎng)中的諧波電流，然后產(chǎn)生與諧波電流大小相等、方向相反的補償電流，注入電網(wǎng)中，從而抵消諧波電流，達到治理諧波的目的。其具有動態(tài)響應(yīng)速度快、補償精度高、能夠同時補償多次諧波等優(yōu)點。在該工業(yè)園區(qū)，共安裝了多臺不同容量的有源電力濾波器，根據(jù)各個企業(yè)的諧波分布情況和負荷特性，進行了合理的配置。實施諧波治理后，取得了顯著的效果。從諧波含量來看，園區(qū)內(nèi)的5次諧波電流含量從治理前的最高20%降低到了5%以內(nèi)，7次諧波電流含量從15%左右降低到了3%以內(nèi)，其他次諧波含量也有了明顯的下降。電壓波形得到了明顯改善，畸變率大幅降低，從治理前的15%降低到了5%以內(nèi)，基本恢復到了正常的正弦波形。企業(yè)的生產(chǎn)設(shè)備運行穩(wěn)定性得到了極大提高，設(shè)備故障率明顯降低。例如，某機械制造企業(yè)的數(shù)控機床在治理前，由于諧波的影響，經(jīng)常出現(xiàn)加工精度下降、程序運行錯誤等問題，治理后，這些問題得到了有效解決，生產(chǎn)效率提高了20%以上。然而，在項目實施過程中也存在一些問題。首先，有源電力濾波器的投資成本較高，對于一些小型企業(yè)來說，資金壓力較大。在該工業(yè)園區(qū)，部分小型企業(yè)由于資金有限，無法承擔有源電力濾波器的采購和安裝費用，導致諧波治理效果在這些企業(yè)中無法得到有效體現(xiàn)。其次，有源電力濾波器的維護要求較高，需要專業(yè)的技術(shù)人員進行定期維護和檢修。在實際運行中，由于部分企業(yè)缺乏專業(yè)的技術(shù)人員，對有源電力濾波器的維護不到位，導致設(shè)備出現(xiàn)故障時不能及時修復，影響了諧波治理的持續(xù)效果。四、影響大連電網(wǎng)電壓質(zhì)量的因素4.1電網(wǎng)結(jié)構(gòu)因素4.1.1網(wǎng)架薄弱環(huán)節(jié)大連電網(wǎng)在發(fā)展過程中，部分區(qū)域存在網(wǎng)架薄弱的問題，這對電壓質(zhì)量產(chǎn)生了顯著影響。在大連的一些偏遠地區(qū)，輸電線路過長的情況較為突出。以莊河北部的某些鄉(xiāng)鎮(zhèn)為例，由于地理位置偏遠，從變電站到負荷中心的輸電線路長度超過了常規(guī)合理范圍，部分線路長度甚至達到了50公里以上。根據(jù)輸電線路的電壓損耗計算公式\DeltaU=\frac{PR+QX}{U_N}（其中\(zhòng)DeltaU為電壓損耗，P為有功功率，Q為無功功率，R為線路電阻，X為線路電抗，U_N為額定電壓），線路越長，電阻R和電抗X就越大，在傳輸相同功率的情況下，電壓損耗\DeltaU也就越大。當電力從變電站輸送到這些偏遠地區(qū)的負荷中心時，由于線路過長導致的電壓損耗過大，使得末端電壓明顯低于額定電壓，電壓偏差超出允許范圍。在用電高峰期，這種電壓下降的情況更為嚴重，可能導致一些設(shè)備無法正常啟動或運行不穩(wěn)定，如農(nóng)村地區(qū)的灌溉設(shè)備、小型加工廠的生產(chǎn)設(shè)備等。聯(lián)絡(luò)線不足也是大連電網(wǎng)網(wǎng)架存在的一個薄弱環(huán)節(jié)。在金州新區(qū)的部分工業(yè)區(qū)域，隨著工業(yè)的快速發(fā)展，負荷增長迅速，但該區(qū)域的電網(wǎng)聯(lián)絡(luò)線數(shù)量有限。當某條輸電線路出現(xiàn)故障需要檢修或發(fā)生意外跳閘時，由于缺乏足夠的聯(lián)絡(luò)線進行負荷轉(zhuǎn)移，會導致部分區(qū)域的電力供應(yīng)受到影響，電壓出現(xiàn)波動。例如，在一次某條220千伏輸電線路的檢修過程中，由于聯(lián)絡(luò)線不足，無法及時將該線路所帶的負荷全部轉(zhuǎn)移到其他線路上，導致該區(qū)域部分工業(yè)企業(yè)的電壓出現(xiàn)了明顯的下降，影響了企業(yè)的正常生產(chǎn)。這種聯(lián)絡(luò)線不足的情況還會降低電網(wǎng)的靈活性和可靠性，使得電網(wǎng)在應(yīng)對負荷變化和突發(fā)故障時的能力減弱，進一步影響電壓質(zhì)量。輸電線路的導線截面積過小也是導致網(wǎng)架薄弱的因素之一。在大連一些早期建設(shè)的電網(wǎng)區(qū)域，由于當時對電力需求的增長預估不足，部分輸電線路采用的導線截面積較小。隨著電力負荷的不斷增加，這些線路在傳輸電力時，電流密度過大，導致線路電阻損耗增加，電壓下降明顯。以某條110千伏輸電線路為例，由于導線截面積較小，在負荷增長后，線路的電阻損耗比正常情況增加了30%，電壓偏差超出允許范圍，影響了沿線用戶的用電質(zhì)量。4.1.2變電站布局不合理變電站布局不合理是影響大連電網(wǎng)電壓質(zhì)量的重要因素之一，主要體現(xiàn)在位置偏離負荷中心和容量配置不當兩個方面。在大連的一些新興開發(fā)區(qū)，如長興島臨港產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)，隨著區(qū)域經(jīng)濟的快速發(fā)展，工業(yè)企業(yè)大量入駐，負荷增長迅速。然而，早期建設(shè)的變電站位置未能充分考慮到負荷的快速增長和分布變化，導致部分變電站距離負荷中心較遠。根據(jù)電力傳輸原理，距離負荷中心越遠，輸電線路的長度就越長，線路電阻和電抗產(chǎn)生的電壓損耗也就越大。在長興島臨港產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)，由于部分變電站距離工業(yè)負荷中心較遠，輸電線路長度增加，使得在電力傳輸過程中，電壓損耗顯著增大。在用電高峰期，部分工業(yè)企業(yè)的電壓偏差達到了±8%，超出了允許范圍，嚴重影響了企業(yè)的生產(chǎn)設(shè)備正常運行，降低了生產(chǎn)效率。容量配置不當也是變電站布局不合理的一個重要表現(xiàn)。在大連市區(qū)的一些老舊區(qū)域，隨著城市的發(fā)展和居民生活水平的提高，居民用電負荷不斷增加，同時商業(yè)活動也日益繁榮，商業(yè)用電負荷也大幅增長。但這些區(qū)域的部分變電站在建設(shè)時，容量配置未能充分考慮到未來負荷的增長情況，導致變電站容量不足。當負荷超過變電站的承載能力時，會出現(xiàn)變壓器過載運行的情況。變壓器過載運行會導致其內(nèi)部損耗增加，溫度升高，從而使輸出電壓下降。例如，在大連某老舊小區(qū)附近的變電站，由于容量配置不足，在夏季用電高峰期，變壓器長時間過載運行，使得該小區(qū)居民家中的電壓明顯偏低，一些家用電器無法正常使用，如空調(diào)啟動困難、冰箱制冷效果不佳等。容量配置不當還會影響電網(wǎng)的安全性和可靠性，增加電網(wǎng)故障的風險，進一步對電壓質(zhì)量產(chǎn)生負面影響。4.2負荷特性因素4.2.1工業(yè)負荷影響大連地區(qū)工業(yè)企業(yè)眾多，其負荷特點對電網(wǎng)電壓質(zhì)量有著顯著影響。眾多大型工業(yè)企業(yè)，如大連船舶重工集團有限公司、英特爾半導體（大連）有限公司等，擁有大量大功率設(shè)備。這些大功率設(shè)備在運行過程中呈現(xiàn)出明顯的沖擊性負荷特性。以船舶制造企業(yè)中的大型起重機為例，其額定功率可達數(shù)百千瓦甚至更高。在起重機啟動時，電流會瞬間急劇增大，通常可達到額定電流的數(shù)倍，這種瞬間的大電流沖擊會導致電網(wǎng)電壓瞬間下降。根據(jù)實際監(jiān)測數(shù)據(jù)，在某船舶制造企業(yè)中，當大型起重機啟動時，附近電網(wǎng)節(jié)點的電壓瞬間下降幅度可達5%-8%，超出了正常的電壓波動范圍，對周邊其他用電設(shè)備的正常運行產(chǎn)生了干擾，如導致一些精密加工設(shè)備的加工精度下降。部分工業(yè)企業(yè)的生產(chǎn)過程具有周期性，導致負荷變化頻繁。例如，化工企業(yè)在生產(chǎn)過程中，反應(yīng)釜的加熱、冷卻等操作會使設(shè)備的用電負荷在短時間內(nèi)發(fā)生較大變化。在某化工企業(yè)的生產(chǎn)流程中，反應(yīng)釜在加熱階段，功率需求急劇增加，而在冷卻階段，功率需求又迅速降低。這種頻繁的負荷變化使得電網(wǎng)中的電流和電壓也隨之頻繁波動，增加了電網(wǎng)電壓調(diào)控的難度。長期處于這種頻繁波動的電壓環(huán)境下，會加速電網(wǎng)設(shè)備的老化，降低設(shè)備的使用壽命。工業(yè)負荷的功率因數(shù)較低也是影響電網(wǎng)電壓質(zhì)量的重要因素。許多工業(yè)設(shè)備，如感應(yīng)電動機、電焊機等，屬于感性負載，在運行過程中需要消耗大量的無功功率。以某大型機械制造企業(yè)為例，其內(nèi)部大量使用感應(yīng)電動機，這些電動機的功率因數(shù)通常在0.7-0.8之間。由于無功功率的消耗，導致電網(wǎng)中的無功功率分布不平衡，使得電網(wǎng)電壓下降。為了維持電壓穩(wěn)定，電網(wǎng)需要投入更多的無功補償設(shè)備，增加了電網(wǎng)的運行成本。若無功補償不足，還會導致電壓質(zhì)量進一步惡化，影響企業(yè)的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。4.2.2居民負荷變化居民生活用電的負荷變化具有明顯的季節(jié)性和時段性規(guī)律，這對電網(wǎng)電壓穩(wěn)定性產(chǎn)生了重要影響。在夏季，隨著氣溫升高，空調(diào)成為居民主要的降溫設(shè)備，空調(diào)的大量使用導致居民用電負荷大幅增加。根據(jù)對大連市區(qū)多個居民小區(qū)的用電數(shù)據(jù)監(jiān)測，在炎熱的7、8月份，居民家庭空調(diào)的使用率可達80%以上，使得該時段的居民用電負荷相比其他季節(jié)增長了30%-50%。如此大幅度的負荷增長，會使電網(wǎng)中的電流急劇增大，導致線路電壓損耗增加，進而引起電壓下降。在某居民小區(qū)，夏季用電高峰期時，由于負荷過大，部分居民家中的電壓下降明顯，一些空調(diào)出現(xiàn)無法正常啟動或制冷效果不佳的情況。冬季，取暖設(shè)備的使用成為居民負荷增長的主要因素。大連冬季較為寒冷，居民普遍使用電暖器、空調(diào)制熱等設(shè)備來取暖。這些取暖設(shè)備的功率較大，如常見的電暖器功率一般在1500-3000瓦之間。在冬季的用電高峰期，取暖設(shè)備的集中使用使得居民用電負荷再次攀升。據(jù)統(tǒng)計，在冬季的夜晚，居民用電負荷相比平時可增長20%-40%，這同樣會對電網(wǎng)電壓穩(wěn)定性造成沖擊，導致電壓波動和下降。從時段性來看，每天的早晚高峰時段，居民用電負荷呈現(xiàn)出明顯的增長趨勢。早上，居民起床后，電熱水器、微波爐、照明燈具等各種家用電器集中使用，導致用電負荷迅速上升。晚上，居民下班回家，家庭用電設(shè)備再次集中開啟，包括照明、電視、電腦、廚房電器等，使得用電負荷達到一天中的峰值。在某居民小區(qū)，晚上18-20點的用電負荷相比白天低谷時段增長了50%以上。這種時段性的負荷變化，使得電網(wǎng)在不同時段的供電壓力差異較大，容易導致電壓在高峰時段偏低，而在低谷時段偏高，影響電網(wǎng)電壓的穩(wěn)定性。4.3設(shè)備運行因素4.3.1變壓器運行狀態(tài)變壓器作為電力系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備，其運行狀態(tài)對電壓質(zhì)量有著至關(guān)重要的影響。在大連電網(wǎng)中，變壓器的分接頭調(diào)整是調(diào)節(jié)電壓的重要手段之一。變壓器分接頭通過改變繞組匝數(shù)來調(diào)整電壓比，從而實現(xiàn)對輸出電壓的調(diào)節(jié)。在實際運行中，若分接頭調(diào)整不合理，會導致電壓偏差問題。例如，當電網(wǎng)負荷增加時，若分接頭未能及時調(diào)整，會使變壓器輸出電壓偏低。在大連某變電站，由于負荷增長較快，而分接頭未及時調(diào)整，導致該變電站供電區(qū)域內(nèi)的電壓偏差達到了-5%，影響了用戶的正常用電。為了避免這種情況，需要根據(jù)電網(wǎng)負荷的變化情況，及時、準確地調(diào)整變壓器分接頭。通過實時監(jiān)測電網(wǎng)電壓和負荷數(shù)據(jù)，利用自動化控制系統(tǒng)，實現(xiàn)分接頭的智能調(diào)整，以確保電壓在合理范圍內(nèi)。繞組損耗也是影響電壓質(zhì)量的重要因素。變壓器在運行過程中，繞組會產(chǎn)生電阻損耗和電抗損耗，這些損耗會導致電壓下降。繞組的電阻損耗與電流的平方成正比，電抗損耗則與電流和電抗的乘積有關(guān)。當變壓器負荷較大時，電流增大，繞組損耗也隨之增加，從而使電壓下降更為明顯。在大連電網(wǎng)中，一些重載運行的變壓器，由于繞組損耗較大，導致其輸出電壓比額定電壓低了3%-5%。為了降低繞組損耗，可選用低損耗的變壓器繞組材料，如采用優(yōu)質(zhì)的銅材或鋁材，以減小繞組電阻。合理設(shè)計繞組結(jié)構(gòu)，降低繞組電抗，也能有效減少繞組損耗，提高電壓質(zhì)量。鐵芯飽和同樣會對電壓質(zhì)量產(chǎn)生不良影響。當變壓器鐵芯中的磁通密度超過一定值時，就會發(fā)生飽和現(xiàn)象。鐵芯飽和會使勵磁電流急劇增大，導致變壓器的損耗增加，同時也會產(chǎn)生諧波，影響電壓波形。在大連某工業(yè)企業(yè)的專用變壓器中，由于長期過負荷運行，導致鐵芯飽和，產(chǎn)生了大量的諧波，使電壓波形發(fā)生畸變，不僅影響了該企業(yè)自身的生產(chǎn)設(shè)備正常運行，還對同一電網(wǎng)中的其他用戶產(chǎn)生了干擾。為了防止鐵芯飽和，應(yīng)合理選擇變壓器的容量，避免過負荷運行。加強對變壓器運行狀態(tài)的監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)并處理鐵芯飽和問題，如通過調(diào)整負荷分配、降低變壓器的勵磁電流等措施，來減輕鐵芯飽和程度，保障電壓質(zhì)量。4.3.2無功補償設(shè)備問題無功補償設(shè)備在保障電網(wǎng)電壓質(zhì)量方面起著關(guān)鍵作用，然而在大連電網(wǎng)中，存在著諸多與無功補償設(shè)備相關(guān)的問題，嚴重影響了電網(wǎng)的無功平衡和電壓質(zhì)量。無功補償設(shè)備配置不足是較為突出的問題之一。在大連的一些老舊城區(qū)和部分農(nóng)村地區(qū)，電網(wǎng)建設(shè)相對滯后，無功補償設(shè)備的配置未能跟上電力負荷的增長速度。以某老舊小區(qū)為例，隨著居民生活水平的提高，家用電器數(shù)量大幅增加，電力負荷不斷攀升。但該小區(qū)的無功補償設(shè)備容量較小，無法滿足日益增長的無功功率需求。在用電高峰期，由于無功補償不足，導致電網(wǎng)中的無功功率缺額增大，使得電壓下降明顯，居民家中的電壓明顯偏低，一些家用電器無法正常啟動或運行不穩(wěn)定。無功補償設(shè)備故障停運也時有發(fā)生，給電網(wǎng)電壓質(zhì)量帶來了負面影響。部分無功補償設(shè)備由于長期運行，設(shè)備老化嚴重，維護保養(yǎng)不及時，容易出現(xiàn)故障。例如，某變電站的一組電容器，由于長期處于高負荷運行狀態(tài)，且缺乏定期的維護檢查，導致電容器內(nèi)部元件損壞，發(fā)生故障停運。在故障停運期間，該變電站的無功補償能力下降，電網(wǎng)中的無功功率分布失衡，引起電壓波動和偏差增大，影響了周邊用戶的正常用電。投切不合理也是無功補償設(shè)備存在的問題之一。一些無功補償設(shè)備的投切控制策略不夠科學，未能根據(jù)電網(wǎng)負荷的實時變化進行合理的投切操作。在大連某工業(yè)園區(qū)，部分無功補償設(shè)備的投切僅僅依據(jù)固定的時間間隔進行，而沒有考慮到工業(yè)負荷的快速變化特性。當工業(yè)企業(yè)的生產(chǎn)設(shè)備突然啟動或停止時，負荷瞬間變化，而無功補償設(shè)備未能及時投切，導致電網(wǎng)中的無功功率不能及時得到補充或調(diào)整，從而引發(fā)電壓波動和閃變問題。在某大型工業(yè)企業(yè)啟動大功率設(shè)備時，由于無功補償設(shè)備未能及時投入運行，導致電壓瞬間下降了8%，影響了企業(yè)的正常生產(chǎn)和周邊其他用戶的用電。4.4外部環(huán)境因素4.4.1自然環(huán)境影響自然環(huán)境中的惡劣天氣條件對大連電網(wǎng)的輸電線路和變電站設(shè)備構(gòu)成嚴重威脅，進而引發(fā)一系列電壓質(zhì)量問題。雷擊是其中一種極具破壞力的自然現(xiàn)象。當雷電擊中輸電線路時，瞬間會產(chǎn)生極高的過電壓，其幅值可達到正常運行電壓的數(shù)倍甚至數(shù)十倍。這會導致線路絕緣子閃絡(luò)，使線路瞬間短路，造成電壓瞬間大幅下降甚至中斷。在大連地區(qū)，每年夏季是雷電活動頻繁的季節(jié)，據(jù)大連電網(wǎng)運維部門的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，在2023年夏季，因雷擊導致的輸電線路故障達到了[X]次，其中部分故障引發(fā)了周邊區(qū)域的電壓波動和電壓偏差問題。雷擊還可能損壞變電站內(nèi)的設(shè)備，如變壓器、避雷器等。變壓器的絕緣在雷擊過電壓的沖擊下，可能會被擊穿，導致變壓器故障，影響電壓的正常變換和傳輸。避雷器若在雷擊時未能有效動作，也會使變電站內(nèi)的設(shè)備暴露在過電壓的威脅之下，進而影響電壓質(zhì)量。大風天氣同樣會對電網(wǎng)造成顯著影響。強風可能導致輸電線路舞動，線路舞動時會產(chǎn)生劇烈的擺動和扭曲，這不僅會使線路之間的距離發(fā)生變化，增加相間短路的風險，還可能導致線路金具損壞，使線路松弛或斷線。在2022年大連地區(qū)的一次強風天氣中，多條輸電線路因舞動而發(fā)生故障，導致部分區(qū)域停電，在恢復供電后，由于電網(wǎng)負荷的重新分配和線路的修復情況，出現(xiàn)了電壓波動和偏差問題。大風還可能吹倒變電站的圍墻、廣告牌等物體，砸壞變電站內(nèi)的設(shè)備，影響變電站的正常運行，進而對電壓質(zhì)量產(chǎn)生負面影響。暴雨也是影響電網(wǎng)電壓質(zhì)量的重要自然因素。長時間的暴雨可能引發(fā)洪澇災害，淹沒變電站和輸電線路的桿塔基礎(chǔ)。當桿塔基礎(chǔ)被淹沒后，桿塔的穩(wěn)定性會受到影響，可能發(fā)生傾斜甚至倒塌，導致線路停電。在2021年大連某地區(qū)的暴雨洪澇災害中，多座變電站因被淹而被迫停運，部分輸電線路桿塔倒塌，在恢復供電過程中，由于電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的改變和負荷的重新調(diào)整，出現(xiàn)了電壓不穩(wěn)定的情況。暴雨還會使土壤濕度增加，降低線路絕緣子的絕緣性能，導致絕緣子表面容易發(fā)生閃絡(luò)，影響線路的正常運行，進而影響電壓質(zhì)量。4.4.2電磁干擾周邊電磁環(huán)境對大連電網(wǎng)設(shè)備的干擾不容忽視，其中通信基站和電氣化鐵路是主要的干擾源，它們對電網(wǎng)電壓信號產(chǎn)生影響，進而威脅電壓質(zhì)量，需要采取有效的應(yīng)對措施。通信基站數(shù)量眾多，廣泛分布在大連的各個區(qū)域。這些基站在運行過程中會發(fā)射出大量的電磁信號，其頻率范圍較廣，可能會與電網(wǎng)設(shè)備產(chǎn)生電磁耦合。當通信基站的電磁信號與電網(wǎng)中的電壓信號相互作用時，會導致電壓信號發(fā)生畸變，產(chǎn)生諧波和噪聲。在一些通信基站密集的區(qū)域，如大連市區(qū)的繁華商業(yè)街，由于周邊存在多個通信基站，對附近的電網(wǎng)電壓信號產(chǎn)生了明顯的干擾。通過監(jiān)測發(fā)現(xiàn)，該區(qū)域電網(wǎng)電壓信號中的諧波含量增加，電壓波形出現(xiàn)了明顯的畸變，這對一些對電壓質(zhì)量要求較高的設(shè)備，如電子設(shè)備、醫(yī)療設(shè)備等的正常運行產(chǎn)生了影響，可能導致設(shè)備工作異常、數(shù)據(jù)傳輸錯誤等問題。電氣化鐵路作為一種新型的交通方式，在大連地區(qū)也得到了快速發(fā)展。然而，電氣化鐵路的電力機車在運行過程中，會產(chǎn)生強烈的電磁干擾。電力機車采用整流器將交流電轉(zhuǎn)換為直流電來驅(qū)動電機，這種整流過程會產(chǎn)生大量的諧波電流，這些諧波電流注入電網(wǎng)后，會對電網(wǎng)電壓產(chǎn)生干擾。在大連某電氣化鐵路沿線的電網(wǎng)中，監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，由于電氣化鐵路的運行，電網(wǎng)電壓中的諧波含量顯著增加，尤其是3次、5次、7次諧波。這些諧波會導致電壓波動和閃變，影響電網(wǎng)的穩(wěn)定性和可靠性。諧波還會增加電網(wǎng)設(shè)備的損耗，降低設(shè)備的使用壽命。為了應(yīng)對這些電磁干擾，可采取一系列有效的措施。在技術(shù)層面，采用屏蔽技術(shù)，對通信基站和電氣化鐵路的設(shè)備進行屏蔽，減少電磁信號的泄漏。在通信基站的建設(shè)中，使用金屬屏蔽網(wǎng)對基站設(shè)備進行包裹，阻止電磁信號向外傳播。在電氣化鐵路的電力機車和接觸網(wǎng)等設(shè)備上，安裝電磁屏蔽裝置，降低電磁干擾對電網(wǎng)的影響。采用濾波技術(shù)，安裝濾波器來濾除電網(wǎng)中的諧波和噪聲。針對通信基站和電氣化鐵路產(chǎn)生的諧波，在電網(wǎng)中安裝合適的濾波器，如無源濾波器和有源濾波器，將諧波電流過濾掉，使電網(wǎng)電壓信號恢復正常。從管理角度來看，加強對通信基站和電氣化鐵路建設(shè)的規(guī)劃和管理至關(guān)重要。在通信基站的選址和建設(shè)過程中，充分考慮其對電網(wǎng)的影響，避免在電網(wǎng)設(shè)備附近建設(shè)過多的基站。對于電氣化鐵路的規(guī)劃和建設(shè)，要與電網(wǎng)規(guī)劃進行充分協(xié)調(diào)，確保電氣化鐵路的電磁干擾不會對電網(wǎng)造成嚴重影響。建立健全電磁干擾監(jiān)測體系，實時監(jiān)測電網(wǎng)中的電磁干擾情況，及時發(fā)現(xiàn)問題并采取相應(yīng)的措施加以解決。五、大連電網(wǎng)電壓質(zhì)量改善措施5.1優(yōu)化電網(wǎng)規(guī)劃與建設(shè)5.1.1加強網(wǎng)架結(jié)構(gòu)建設(shè)為優(yōu)化大連電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，應(yīng)積極推進新建輸電線路項目。在大連經(jīng)濟快速發(fā)展的區(qū)域，如金普新區(qū)，隨著入駐企業(yè)數(shù)量的不斷增加，電力需求迅速增長，現(xiàn)有輸電線路的供電能力逐漸難以滿足需求。因此，規(guī)劃新建一條220千伏輸電線路，從金州變電站引出，途經(jīng)多個工業(yè)集中區(qū)域，最終接入開發(fā)區(qū)變電站。這條新建線路采用新型的高強度、低電阻導線，如鋁合金芯高導電率鋁絞線，其具有良好的導電性和機械性能，能夠有效降低線路電阻，減少輸電過程中的功率損耗和電壓降。通過這條新建線路，可將金州變電站的電力更高效地輸送到開發(fā)區(qū)，緩解該區(qū)域的供電壓力，提高電壓穩(wěn)定性。預計新建線路投運后，該區(qū)域的電壓偏差可控制在±3%以內(nèi)，有效改善電壓質(zhì)量。加強聯(lián)絡(luò)線建設(shè)同樣至關(guān)重要。在大連市區(qū)，由于負荷分布較為集中，且部分區(qū)域的電網(wǎng)相對薄弱，加強聯(lián)絡(luò)線建設(shè)能夠提高電網(wǎng)的靈活性和可靠性。例如，在中山區(qū)和西崗區(qū)之間建設(shè)一條110千伏聯(lián)絡(luò)線，將兩個區(qū)域的變電站連接起來。當某一區(qū)域的變電站出現(xiàn)故障或負荷高峰時，可通過聯(lián)絡(luò)線從其他區(qū)域調(diào)配電力，實現(xiàn)負荷的轉(zhuǎn)移和平衡。這樣不僅能減少停電時間，還能有效降低電壓波動和偏差。據(jù)模擬分析，聯(lián)絡(luò)線建成后，該區(qū)域在負荷高峰時段的電壓波動可降低30%-50%，提高了電網(wǎng)應(yīng)對突發(fā)情況的能力，保障了居民和企業(yè)的正常用電。對現(xiàn)有輸電線路進行升級改造也是提升網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的重要舉措。在大連一些早期建設(shè)的輸電線路中，存在導線截面積過小、線路老化等問題，影響了輸電能力和電壓質(zhì)量。以某條110千伏輸電線路為例，其導線截面積較小，在負荷增長后，線路電阻損耗增加，電壓偏差超出允許范圍。對該線路進行升級改造，將導線更換為更大截面積的導線，同時對線路的金具、絕緣子等進行更新，提高線路的絕緣性能和機械強度。改造后，該線路的輸電能力得到顯著提升，電壓偏差可控制在±5%以內(nèi)，保障了沿線用戶的用電質(zhì)量。5.1.2合理布局變電站依據(jù)負荷分布和發(fā)展趨勢，科學規(guī)劃變電站的選址和容量配置是保障電壓有效傳輸和分配的關(guān)鍵。在大連的長興島臨港產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)，隨著大型化工企業(yè)和裝備制造企業(yè)的不斷入駐，負荷增長迅速且集中。通過詳細的負荷預測和分析，在該區(qū)域負荷中心附近規(guī)劃新建一座220千伏變電站。該變電站的選址充分考慮了與周邊企業(yè)的距離，盡量縮短供電半徑，減少線路損耗。在容量配置上，根據(jù)該區(qū)域未來5-10年的負荷增長預測，配置了兩臺容量為180兆伏安的主變壓器。這樣的容量配置既能滿足當前企業(yè)的用電需求，又能為未來的負荷增長預留足夠的空間。通過合理選址和容量配置，該變電站投運后，周邊企業(yè)的電壓偏差可控制在±3%以內(nèi)，有效提高了電壓質(zhì)量，保障了企業(yè)的正常生產(chǎn)。對于大連市區(qū)一些老舊區(qū)域的變電站，由于負荷增長和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的變化，原有的容量配置已無法滿足需求。例如，在沙河口區(qū)的某變電站，隨著周邊居民小區(qū)的增多和商業(yè)活動的繁榮，負荷大幅增加，原有的主變壓器容量已接近滿載。對該變電站進行擴容改造，將主變壓器的容量從原來的兩臺63兆伏安增加到兩臺120兆伏安。同時，對變電站的出線進行優(yōu)化調(diào)整，增加出線數(shù)量，合理分配負荷。擴容改造后，該變電站的供電能力得到顯著提升，能夠更好地滿足周邊用戶的用電需求，電壓穩(wěn)定性也得到了有效提高，在用電高峰時段，電壓偏差可控制在±5%以內(nèi)。在變電站的布局規(guī)劃中，還應(yīng)充分考慮與城市規(guī)劃的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。在大連的城市新區(qū)建設(shè)中，提前規(guī)劃變電站的位置，使其與周邊的道路、建筑等基礎(chǔ)設(shè)施相配套。例如，在高新區(qū)的英歌石科學城建設(shè)中，將220千伏變電站規(guī)劃在科學城的中心區(qū)域附近，同時預留了足夠的土地用于變電站的擴建。在變電站的外觀設(shè)計上，采用與周邊環(huán)境相融合的建筑風格，減少對城市景觀的影響。通過與城市規(guī)劃的協(xié)調(diào)統(tǒng)一，不僅提高了變電站的建設(shè)效率，還保障了電網(wǎng)的可持續(xù)發(fā)展，為區(qū)域的經(jīng)濟發(fā)展提供了可靠的電力支持。5.2負荷管理與調(diào)控5.2.1推廣需求側(cè)管理需求側(cè)管理（DSM）是一種通過采取有效的激勵措施，引導電力用戶改變用電方式，提高終端用電效率，優(yōu)化資源配置，實現(xiàn)最小成本電力服務(wù)的用電管理活動。在大連地區(qū)，推廣需求側(cè)管理具有重要的現(xiàn)實意義，它能夠有效緩解電網(wǎng)供電壓力，提高電力資源的利用效率，保障電網(wǎng)的穩(wěn)定運行。峰谷電價政策是需求側(cè)管理的重要手段之一。在大連，根據(jù)電網(wǎng)的負荷特性和用戶的用電習慣，合理劃分了峰谷時段。峰時段通常設(shè)定為早上8點至晚上10點，此時電力負荷較大，電價相對較高；谷時段則為晚上10點至次日早上8點，電力負荷較小，電價較低。以居民用戶為例，在峰時段，每度電的價格為0.58元，而在谷時段，每度電的價格僅為0.3元。通過這種價格差異，鼓勵用戶在谷時段增加用電，如在谷時段使用洗衣機、熱水器等可調(diào)節(jié)用電時間的設(shè)備，將部分用電需求從峰時段轉(zhuǎn)移到谷時段。據(jù)統(tǒng)計，自大連實施峰谷電價政策以來，參與峰谷電價的居民用戶用電量在谷時段的占比從原來的20%提高到了35%，有效緩解了峰時段的用電壓力，降低了電網(wǎng)的峰谷差。負荷控制也是需求側(cè)管理的關(guān)鍵措施。對于一些大型工業(yè)用戶和商業(yè)用戶，采用直接負荷控制和可中斷負荷控制等方式。直接負荷控制是指在電網(wǎng)負荷高峰時段，通過遠程控制技術(shù)，直接切斷部分非關(guān)鍵設(shè)備的電源，以降低用戶的用電負荷?？芍袛嘭摵煽刂苿t是與用戶簽訂可中斷負荷協(xié)議，當電網(wǎng)出現(xiàn)緊急情況或負荷高峰時，用戶按照協(xié)議要求主動削減部分負荷，電力部門則給予用戶一定的經(jīng)濟補償。在大連某大型商業(yè)綜合體，與電力部門簽訂了可中斷負荷協(xié)議，在夏季用電高峰期，當電網(wǎng)負荷緊張時，該商業(yè)綜合體主動關(guān)閉部分非必要的照明和空調(diào)設(shè)備，削減負荷達到500千瓦。通過這種方式，不僅保障了電網(wǎng)的穩(wěn)定運行，用戶也獲得了相應(yīng)的經(jīng)濟收益。為了提高用戶對需求側(cè)管理的參與度，還需要加強宣傳和教育。通過電視、廣播、報紙、網(wǎng)絡(luò)等多種媒體渠道，向用戶宣傳需求側(cè)管理的重要性和相關(guān)政策措施。開展用戶培訓活動，為用戶提供節(jié)能技術(shù)和設(shè)備的咨詢服務(wù)，幫助用戶了解如何優(yōu)化用電方式，提高用電效率。在大連某社區(qū)，舉辦了一場需求側(cè)管理宣傳活動，邀請專業(yè)人員為居民講解峰谷電價政策和節(jié)能用電知識，并現(xiàn)場展示了一些節(jié)能設(shè)備。通過這些宣傳和教育活動，提高了用戶對需求側(cè)管理的認識和理解，增強了用戶參與需求側(cè)管理的積極性和主動性。5.2.2工業(yè)負荷優(yōu)化對于大連的工業(yè)企業(yè)，優(yōu)化生產(chǎn)流程是減少沖擊性負荷對電壓質(zhì)量影響的重要途徑。以大連船舶重工集團有限公司為例，該企業(yè)在船舶建造過程中，以往大型起重機、電焊機等設(shè)備的使用時間較為集中，導致在某些時段電力負荷急劇增加，對電網(wǎng)電壓造成較大沖擊。通過優(yōu)化生產(chǎn)流程，合理安排不同工序的作業(yè)時間，將起重機吊運作業(yè)和電焊機焊接作業(yè)進行錯峰安排。在上午時段，集中進行起重機吊運原材料和零部件的作業(yè)，而在下午時段，開展電焊機的焊接作業(yè)。這樣一來，避免了多種大功率設(shè)備同時運行，使得電力負荷分布更加均勻，減少了對電網(wǎng)電壓的沖擊。經(jīng)實際監(jiān)測，優(yōu)化生產(chǎn)流程后，該企業(yè)所在區(qū)域電網(wǎng)電壓的波動幅度降低了30%-40%，電壓穩(wěn)定性得到了顯著提高。調(diào)整設(shè)備運行方式也是優(yōu)化工業(yè)負荷的有效措施。在英特爾半導體（大連）有限公司，其生產(chǎn)線上的許多設(shè)備對電力穩(wěn)定性要求極高。該企業(yè)對部分設(shè)備進行了技術(shù)改造，采用軟啟動裝置來替代傳統(tǒng)的直接啟動方式。在設(shè)備啟動時，軟啟動裝置通過逐漸增加電壓，使設(shè)備平穩(wěn)啟動，避免了直接啟動時的大電流沖擊。以一臺額定功率為1000千瓦的大型生產(chǎn)設(shè)備為例，采用直接啟動方式時，啟動電流可達額定電流的5-7倍，而采用軟啟動裝置后，啟動電流可控制在額定電流的2-3倍。這大大降低了設(shè)備啟動時對電網(wǎng)電壓的影響，保障了生產(chǎn)線上其他設(shè)備的正常運行。該企業(yè)還對部分設(shè)備的運行參數(shù)進行了優(yōu)化調(diào)整，根據(jù)生產(chǎn)工藝的要求，合理降低設(shè)備的運行功率，在不影響生產(chǎn)質(zhì)量的前提下，減少了電力消耗和對電網(wǎng)的負荷壓力。通過這些措施，企業(yè)內(nèi)部的電壓質(zhì)量得到了明顯改善，設(shè)備故障率降低了20%-30%，生產(chǎn)效率得到了有效提升。5.3設(shè)備運維與改造5.3.1加強變壓器運維制定變壓器的定期維護計劃，是確保變壓器正常運行和維持良好電壓調(diào)節(jié)能力的關(guān)鍵。維護計劃應(yīng)涵蓋多個重要方面，包括分接頭檢查、繞組測試、鐵芯檢測等。分接頭檢查是維護計劃中的重要環(huán)節(jié)。由于分接頭的位置直接影響變壓器的電壓輸出，定期檢查分接頭的位置和接觸情況至關(guān)重要。在檢查過程中，需確保分接頭的連接牢固，接觸良好，無氧化、腐蝕等現(xiàn)象。一般情況下，每季度應(yīng)對分接頭進行一次外觀檢查，查看其是否有松動、變形等異常情況。每年還應(yīng)進行一次全面的分接頭測試，使用專業(yè)的測試設(shè)備，檢測分接頭的電阻值、接觸電阻等參數(shù)，確保其在正常范圍內(nèi)。例如，在大連某變電站的變壓器維護中，通過定期的分接頭檢查，發(fā)現(xiàn)一臺變壓器的分接頭存在輕微的氧化現(xiàn)象，及時進行了清理和處理，避免了因分接頭接觸不良導致的電壓偏差問題。繞組測試對于評估變壓器的健康狀況同樣不可或缺。繞組是變壓器的核心部件之一，其性能的好壞直接影響變壓器的運行穩(wěn)定性和電壓質(zhì)量。定期進行繞組的絕緣電阻測試，能夠及時發(fā)現(xiàn)繞組絕緣是否存在老化、破損等問題。通常，每半年應(yīng)進行一次繞組絕緣電阻測試，使用絕緣電阻測試儀，按照規(guī)定的測試方法和標準，對繞組的絕緣電阻進行測量。還需進行繞組的直流電阻測試，以檢測繞組是否存在短路、斷路等故障。每年進行一次繞組直流電阻測試，通過比較不同時期的測試數(shù)據(jù)，判斷繞組的直流電阻是否發(fā)生變化，從而及時發(fā)現(xiàn)潛在的問題。在大連某工業(yè)企業(yè)的專用變壓器維護中，通過繞組測試，發(fā)現(xiàn)繞組的絕緣電阻值明顯下降，進一步檢