引言

近年來,隨著社會經濟發(fā)展以及產業(yè)升級,各類敏感用戶逐年攀升,電壓暫降事件造成的經濟損失日益明顯。然而,目前我國的國家標準未規(guī)定公用電網的電壓暫降限值,國際上也尚無公認的電壓暫降衡量指標及限值要求,而供用電合同中也未體現(xiàn)相關內容,使得近年來供用電雙方在電壓暫降問題上的糾紛呈現(xiàn)出上升的趨勢。電網電壓暫降是一種不可避免的現(xiàn)象,導致電壓暫降的原因非常復雜,解決敏感用戶電壓暫降問題,營造良好的用電環(huán)境,應從消除或減少用戶設備遭受電壓暫降的機會和增強用戶設備對電壓暫降的耐受能力兩個方面入手,需要供電公司、電力用戶等多方共同努力。

1電壓暫降問題及主要治理措施

1.1電壓暫降的危害及成因分析

近年來隨著國民經濟和科學技術的發(fā)展,電壓暫降特別敏感的用電設備在高精產業(yè)大量投入使用,因電壓暫降會造成嚴重的經濟損失,電力用戶投訴數(shù)量逐年增加,于是電壓暫降問題引起了電網公司極大的關注。在歐洲和美國等發(fā)達國家或地區(qū),由電壓暫降引起的用戶投訴占整個電能質量問題投訴數(shù)量的80%以上。

1.1.1電壓暫降危害

電壓暫降并不是一個新的電能質量問題,過去由于絕大多數(shù)傳統(tǒng)的用電設備對電壓的短時突然變化不敏感,其沒有引起人們的關注。隨著國民經濟和科學技術的發(fā)展,可編程邏輯器件、可調速驅動裝置、交流接觸器等對電壓暫降特別敏感的用電設備在紡織、半導體等高精產業(yè)大量投入使用,往往幾個周波的電壓暫降或短時中斷都會導致設備損壞或誤動作,中斷生產和工作流程,造成嚴重的經濟損失,帶來不良的社會影響。

1.1.2電壓暫降原因

電壓暫降是電網系統(tǒng)中最常見的一種電壓擾動。導致電壓暫降的原因非常復雜,有自然因素,也有人為因素,有供電部門系統(tǒng)保護的因素,也有設備原因等因素。產生電壓暫降的根本機理就是電力系統(tǒng)中某處電流突然巨增,然后在非常短的時間內恢復正常。

1.2國內外標準

電壓暫降的兩個主要特征量是幅值和持續(xù)時間。至今在國內外均無公認的電壓暫降衡量指標及限值要求,即無標準規(guī)定電網應保證用戶接入點的電壓暫降水平。

1.3主要治理措施

電壓暫降在一定程度上是用戶設備電壓暫降耐受能力對電網電壓暫降水平的適應性問題。對電壓暫降的治理國內外采用的技術手段大同小異,主要可從系統(tǒng)電網側和用戶側兩個方面進行治理。用戶側的治理措施包括用戶電網和敏感設備的電壓暫降治理。電壓暫降發(fā)生的隨機性、幅值和持續(xù)時間的不可預測性,決定了提高用電設備對電壓暫降的耐受能力成為解決問題最根本的辦法。

1.3.1用戶電網級治理措施

用戶電網級常用的電壓暫降治理措施主要有安裝以下幾種裝置中其中一種或幾種組合:(1)快速機械開關(HSs),可實現(xiàn)設備間在15~30ms之內完成切換。(2)固態(tài)切換開關(SSTS),用于快速切換,動作時間為10ms左右,能解決電壓暫降和短時中斷等問題,可減少用戶損失,保證用戶的可靠供電。(3)不間斷電源(UPS),不間斷電源是常見的解決方案,在線式UPS響應速度快,可實現(xiàn)0ms不間斷供電,持續(xù)供電時間長、電壓穩(wěn)定。(4)動態(tài)電壓恢復器(DVR),能夠在幾毫秒內將負荷電壓提高到正常水平。(5)電壓暫降保護器(VSP),對變頻器直流母線提供直流電源,從而保證變頻器的正常運行。

1.3.2敏感設備級治理措施

敏感設備級的主要措施是提升設備暫降耐受能力,包括以下幾個方面:

(1)將電壓暫降耐受能力作為設備選型的依據(jù)之一。當采購設備或設備進行技術改造時,在供貨合同中要明確提出設備對電壓暫降耐受力的要求。

(2)改造失壓脫扣保護。當敏感設備含有失壓脫扣保護裝置時,要合理設定保護定值,改進或去除脫扣保護。

(3)充分利用裝置本身的參數(shù)功能提升電壓暫降耐受能力。根據(jù)變頻器所帶設備本身的慣性進行參數(shù)設定,從而避免暫降發(fā)生時變頻器故障中斷。

2福建地區(qū)營商環(huán)境現(xiàn)狀

截至2018年底,全省電壓暫降敏感用戶超500戶,主要行業(yè)為紡織業(yè)、電子設備制造業(yè)、皮革制造與加工業(yè)、橡膠及塑料制品業(yè)以及其他,各行業(yè)占比分別為42%、23%、7%、6%以及22%。

2017年和2018年,國網福建公司均接到敏感用戶針對電壓暫降的投訴,但電網公司與用戶簽訂的供電合同/協(xié)議中未體現(xiàn)電壓暫降的相關約定條款。電網公司想用戶所想,在電網側積極采取治理措施,通過技術改造等手段加強了電網的建設,提高了供電可靠性,降低了電壓暫降的發(fā)生概率。然而,當下,電網電壓暫降是一種不可避免的現(xiàn)象,且當前絕大多數(shù)的敏感用戶對敏感設備的區(qū)分及耐受能力還未有清晰的認識,福建地區(qū)面臨的敏感用戶營商環(huán)境較為嚴峻。

2.1福建電網電壓暫降敏感用戶發(fā)展情況

電壓暫降敏感用戶主要是大量使用制冷機、可編程控制器(PLC)、精密機床、機器人、直流電機、變頻器、接觸器、高壓氣體放電燈、計算機等易受電壓暫降影響設備的用戶。

截至2018年底,全省電壓暫降敏感用戶超500戶。統(tǒng)計2016一2018年新增用戶,敏感用戶數(shù)量占總新增用戶數(shù)的比例從2016年的0.02%、2017年的0.04%發(fā)展到2018年的0.05%,呈逐年上升的趨勢。

2.22018年供電質量的用戶投訴情況

2018年,電網公司收到關于供電質量的用戶投訴共計26戶次,其中關于電壓暫降的用戶投訴共計19戶次,占供電質量投訴總數(shù)的73%。從行業(yè)分布情況來看,2018年電壓暫降投訴用戶涉及13個行業(yè),其中紡織業(yè)用戶投訴數(shù)量最多,其次為橡膠和塑料制品業(yè)。

在19個電壓暫降投訴中,能明確受暫降影響的敏感用戶投訴僅占9個,能明確設備耐受水平(能較準確提供設備耐受暫降幅值或持續(xù)時間)的用戶投訴僅占3個,表明當前絕大多數(shù)的敏感用戶對敏感設備的區(qū)分及耐受能力還未有清晰的認識。

3服務于電網電壓暫降敏感用戶的構想

電壓暫降已成為影響用戶穩(wěn)定和經濟用電最重要的電能質量問題。電壓暫降由各種不可預期的因素導致,可采取一定的措施給予緩解,但無法從本質上根除。營造良好的用電環(huán)境、維護和諧的用戶關系,需要政府部門、供電公司、電力用戶、普通民眾多方共同努力。

3.1政府部門方面的工作

電網公司應加強與政府相關部門的溝通,定期向客戶及政府相關部門普及電壓暫降的定義及形成機理,從專業(yè)角度讓客戶及政府進一步認識電壓暫降是必不可少的:宣貫關于暫降的相關知識及國內外電壓暫降治理措施,讓政府和客戶意識到在用戶側進行治理是最佳方案:解釋相關國際標準和國標中要求半導體行業(yè)自身必須具備電壓暫降耐受能力的條款,明確用戶應確保生產設備符合電壓暫降耐受能力的要求:詳細說明電網公司已開展的工作,取得政府的理解和支持。

3.2電網公司提升自身水平

3.2.1開展電壓暫降預測評估和事后評估

當前,我省用戶接入方案評審時未進行電壓暫降評估,導致用戶對該接入點的暫降水平毫不知情,甚至出現(xiàn)了敏感用戶接入雷擊高發(fā)區(qū)的情況,這無疑將導致用戶的抱怨和投訴。

在電壓暫降在線終端廣泛布點的情況下,可根據(jù)長期的監(jiān)測結果對該點暫降水平進行預測:若該接入點未實施監(jiān)測,可結合電壓暫降在線監(jiān)測數(shù)據(jù)與電網仿真分析基礎,運用電力系統(tǒng)分析軟件,開展電網故障仿真,分析電網故障引起的電壓暫降范圍及影響程度。將電壓暫降預測評估結果在接入審查階段予以告知,讓用戶有所預期。

此外,對于已查明具體原因的電壓暫降,應及時告知受影響的用戶,也可一定程度上減少用戶的疑問與不滿。

3.2.2加強電網在電壓暫降方面的改造力度

(1)根據(jù)電壓暫降預測評估結果,識別電網薄弱區(qū)域,在制定電網改造計劃時兼顧改善電壓暫降的需求。

(2)提高會引起敏感用戶電壓暫降的雷擊高發(fā)線路防雷水平,縮短重要線路巡視周期,降低線路故障率。

(3)在易受樹木、施工吊車影響的輸電線路應用可視化系統(tǒng),向政府、民眾宣傳電力設施保護相關規(guī)定,減少人為、樹木、飄浮物等造成的故障。

3.3電網公司加強敏感用戶管理

3.3.1建立敏感用戶信息庫

從已有的投訴情況來看,隨著經濟的發(fā)展和工業(yè)水平的提高,對電壓暫降敏感的設備不僅分布在傳統(tǒng)意義上的敏感行業(yè),如半導體制造、紡織行業(yè),同時也分布在傳統(tǒng)認為是電能質量污染源的行業(yè),如金屬冶煉、電氣化鐵路。隨著人工智能、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網的發(fā)展,電壓暫降敏感設備將呈現(xiàn)分布廣泛、不易察覺的特點,因此,建立完善的敏感用戶信息庫成為電網公司開展服務的必要前提。電網公司應在用戶報裝、改擴建、定期走訪、接受投訴等階段不斷完善敏感設備的類型、容量、耐受能力等信息。

3.3.2完善區(qū)內重點用戶的電壓暫降實時在線監(jiān)測機制

以福建地區(qū)2017、2018年發(fā)生的電壓暫降事件或電能質量投訴事件為抓手,確定2019年供電優(yōu)質服務的敏感用戶清單,并實現(xiàn)對敏感用戶供電饋線以及電氣距離較近變電站母線電壓的實時監(jiān)測,為隨后的選址、評估及治理提供數(shù)據(jù)依據(jù)。同時,分析線路故障點的客觀概率分布,在部分監(jiān)測節(jié)點數(shù)據(jù)已知的基礎上,實現(xiàn)對全網各節(jié)點的電壓暫降頻率估計,得到全網的電壓暫降水平,為未來重要敏感用戶接入點的規(guī)劃選擇提供依據(jù)。

3.3.3供電合同及增值服務

(1)在敏感用戶的供用電合同中進行暫降風險告知,進行暫降治理建議。

(2)在建立敏感用戶信息庫的基礎上,編制覆蓋絕大多數(shù)敏感行業(yè)的《敏感用戶暫降治理指導手冊》,可為敏感用戶提供暫降初步治理方案,指導用戶科學開展治理工作的增值服務,真正落實制定敏感用戶"一類型一策略"。

(3)在建立電壓暫降監(jiān)測網的基礎上為用戶提供接入點電壓暫降信息服務。

3.3.4加強用戶引導工作

不定期對敏感用戶開展電能質量知識及規(guī)章制度的宣貫工作,培養(yǎng)用戶科學有序的用電方法,讓用戶明白:提升自身設備的免疫力和耐受能力及在末端開展電壓暫降治理是最經濟、最可靠的方案。

4結語

隨著社會經濟發(fā)展,電力用戶對電能質量的要求也越來越高,電力部門也需要與時俱進,建立適應當前經濟發(fā)展的新觀念,構建優(yōu)質的電力營商環(huán)境,提升企業(yè)經濟和社會效益。