低壓配電網(wǎng)綜合治理方案

1、低壓配電網(wǎng)電能質(zhì)量綜合治理方案2016年07月目錄一400V低壓配網(wǎng)現(xiàn)狀3二相關(guān)設(shè)備的試用情況3三 相關(guān)技術(shù)問題分析43.1線路電壓偏低43.2功率因數(shù)偏低43.3三相不平衡53.4諧波53.5裝置過流保護(hù)導(dǎo)致電壓頻繁變動(dòng)63.6防雷保護(hù)6四 綜合治理方案64.1產(chǎn)品與問題對(duì)照表64.2針對(duì)問題配置方案74.2.1智能型動(dòng)態(tài)電壓調(diào)節(jié)裝置74.2.2配網(wǎng)能效綜合優(yōu)化裝置94.2.3三相不平衡裝置124.2.4有源濾波裝置14五總結(jié)16一400V低壓配網(wǎng)現(xiàn)狀 隨著近年來城鄉(xiāng)電網(wǎng)建設(shè)的發(fā)展，棲霞市配電網(wǎng)發(fā)展取得顯著成效，供電可靠性、電壓合格率和綜合線損等技術(shù)指標(biāo)均得到很大的提高，基本滿足了社會(huì)的用電

2、需求和安全。 但是，在部分山區(qū)低壓配電網(wǎng)存在區(qū)域性供電質(zhì)量問題。尤其是在干旱季節(jié)由于田頭機(jī)井集中灌溉，負(fù)荷短期內(nèi)突增，且離臺(tái)變較遠(yuǎn)，供電半徑過長，導(dǎo)致線路末端電壓嚴(yán)重偏低，有時(shí)末端瞬間電壓低至260V。山區(qū)配電網(wǎng)不僅由于供電半徑過長而集中灌溉負(fù)荷增加導(dǎo)致的低電壓問題也存在嚴(yán)重分布不均，用電隨機(jī)性，供電線徑偏細(xì)，負(fù)荷性質(zhì)多樣化等特點(diǎn)，結(jié)果導(dǎo)致一些臺(tái)區(qū)存在不等程度的電能質(zhì)量問題如：功率因數(shù)偏低、三相不平衡，線損偏大等問題二相關(guān)設(shè)備的試用情況前期試用過淄博廠家提供的2臺(tái)低電壓調(diào)節(jié)裝置，初期安裝效果很好，后期因雷擊導(dǎo)致1臺(tái)裝置損壞，另1臺(tái)裝置因經(jīng)常過流保護(hù)導(dǎo)致居民電壓頻繁變動(dòng)，目前2臺(tái)設(shè)備已退回廠家。

3、3 相關(guān)技術(shù)問題分析3.1線路電壓偏低電壓降的計(jì)算公式：式中，為電阻率；為導(dǎo)線長度；為導(dǎo)線的截面積。由公式可知，負(fù)載越多，功率越大，電壓降就越大，末端電壓越低；在負(fù)載同等情況下，線路越長，電壓降就越大，末端電壓越低；線路導(dǎo)線截面積越小，電壓降就越大，末端電壓越低；功率因數(shù)越低，保障負(fù)荷正常運(yùn)轉(zhuǎn)所需的線路電流越大，電壓降就越大，末端電壓越低。因此，棲霞市山區(qū)供電區(qū)域干旱季節(jié)田頭機(jī)井集中灌溉，負(fù)荷短期內(nèi)突增，再加上配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)薄弱、供電半徑過大、線路導(dǎo)線截面積有限、無功補(bǔ)償不達(dá)標(biāo)等因素，造成配電網(wǎng)低電壓問題突出，嚴(yán)重影響了工農(nóng)業(yè)和城鄉(xiāng)居民正常用電。3.2功率因數(shù)偏低由于電網(wǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、負(fù)荷性質(zhì)多樣化、

4、負(fù)荷季節(jié)性強(qiáng)、時(shí)段性強(qiáng)、配電變壓器負(fù)載率低，從而造成臺(tái)區(qū)功率因數(shù)變化頻繁，運(yùn)行狀況復(fù)雜，線損率居高不下。再加上無功補(bǔ)償裝置配置不完善，部分臺(tái)區(qū)功率因數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不達(dá)標(biāo)。無功功率會(huì)增加變壓器、線路的損耗，降低設(shè)備使用效率，并且進(jìn)一步降低系統(tǒng)電壓，加劇末端電壓偏差較大的問題。3.3三相不平衡在臺(tái)區(qū)配電網(wǎng)中，居民用電多為單相供電，一個(gè)臺(tái)區(qū)的居民用戶在三相的分配不均衡，以及單相用電中存在大量單相負(fù)荷隨機(jī)用電，就會(huì)導(dǎo)致三相負(fù)荷不平衡的現(xiàn)象發(fā)生，并且具有非常明顯的實(shí)時(shí)性和時(shí)段性。三相負(fù)荷不平衡會(huì)增加變壓器、輸電線路的損耗，降低變壓器使用效率，嚴(yán)重時(shí)將會(huì)造成中性點(diǎn)電壓偏移，中線電流增大，會(huì)引起某相電壓嚴(yán)重超出國標(biāo)

5、限值，容易造成用電設(shè)備損壞，甚至引發(fā)火災(zāi)。3.4諧波電力網(wǎng)絡(luò)的每個(gè)環(huán)節(jié)，包括發(fā)電、輸電、配電、用電均可能產(chǎn)生諧波，其中產(chǎn)生諧波最多的是用電環(huán)節(jié)。臺(tái)區(qū)供電系統(tǒng)中用電負(fù)荷多樣復(fù)雜化如：水泵、電機(jī)、調(diào)光燈具、變頻空調(diào)、微波爐、個(gè)體工商業(yè)等等，其中有內(nèi)置整流、變頻系統(tǒng)，對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生一定的奇次諧波。主要以3次、5次、7次、11次、13次為主的諧波電流，嚴(yán)重的情況下，THDi可達(dá)到34.81%。諧波作為一種污染，對(duì)電網(wǎng)危害十分嚴(yán)重。它使電能的生產(chǎn)、傳輸和利用的效率降低，增加輸、供和用電設(shè)備的額外附加損耗；使電器設(shè)備過熱、產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲，并使絕緣老化、使用壽命縮短，甚至發(fā)生故障或燒毀；它可引起電力系統(tǒng)局部諧振

6、使諧波含量放大，造成電容器等設(shè)備損壞，所以需要對(duì)臺(tái)區(qū)供電網(wǎng)的諧波采取有效的治理措施。3.5裝置過流保護(hù)導(dǎo)致電壓頻繁變動(dòng)在干旱季節(jié)用電負(fù)荷增大，尤其田頭機(jī)井集中灌溉時(shí)多臺(tái)電機(jī)同時(shí)啟動(dòng)，這時(shí)會(huì)導(dǎo)致短時(shí)間電流過大（水泵啟動(dòng)電流是額定電流2-3倍），結(jié)果會(huì)導(dǎo)致裝置過流保護(hù)，在負(fù)荷啟動(dòng)變化頻繁是保護(hù)也跟著頻繁動(dòng)作。在保護(hù)的過程中來回切換，沖擊較大，必然導(dǎo)致電壓頻繁變動(dòng)。降低了電網(wǎng)系統(tǒng)穩(wěn)定性，用電設(shè)備壽命縮短，線路損耗增大。應(yīng)該合理設(shè)置保護(hù)躲過啟動(dòng)時(shí)瞬間大電流。3.6防雷保護(hù)400V電桿一般不會(huì)有直擊雷防護(hù)的避雷線，在電桿上加裝調(diào)壓器等設(shè)備，設(shè)備上安裝的避雷器只能對(duì)雷電電磁脈沖起到防護(hù)作用，對(duì)直擊雷沒有防

7、護(hù)效果，雷雨天氣設(shè)備容易損壞。應(yīng)該裝設(shè)預(yù)防直擊雷裝置，并保證可靠接地。4 綜合治理方案4.1產(chǎn)品與問題對(duì)照表電能質(zhì)量產(chǎn)品低電壓問題功率因數(shù)問題（無功補(bǔ)償）三相不平衡問題諧波問題能耗問題BR-DVR系列智能型動(dòng)態(tài)電壓調(diào)節(jié)裝置配網(wǎng)能效綜合優(yōu)化裝置三相不平衡裝置BR-APF有源濾波器4.2針對(duì)問題配置方案智能型動(dòng)態(tài)電壓調(diào)節(jié)裝置 針對(duì)中末端電壓偏低問題，首選采用智能型動(dòng)態(tài)電壓調(diào)節(jié)裝置提升線路中末端電壓。智能型動(dòng)態(tài)調(diào)壓器是通過輸入電壓和輸出電壓采樣，動(dòng)態(tài)跟蹤電壓變化，以輸出電壓為控制判定升壓范圍或降壓范圍，以確保輸出電壓在合理區(qū)間，達(dá)到用戶電壓在合格范圍內(nèi)的要求。4.2.1.1智能型動(dòng)態(tài)調(diào)壓器原理U出=

8、U進(jìn)+U補(bǔ)當(dāng)檢測(cè)U出電壓低于設(shè)置值時(shí)，調(diào)壓模塊輸出補(bǔ)償電壓為正，升壓。當(dāng)檢測(cè)U出電壓高于設(shè)置值時(shí)，調(diào)壓模塊輸出補(bǔ)償電壓為負(fù)，降壓。功能特點(diǎn)功能描述：智能型動(dòng)態(tài)調(diào)壓器適用于解決城鄉(xiāng)電網(wǎng)基礎(chǔ)薄弱、供電半徑大、負(fù)荷分布不均，線路線徑偏細(xì)等導(dǎo)致電壓偏低不合格的問題，通過智能型動(dòng)態(tài)調(diào)壓器提升線路中末端電壓，優(yōu)化電壓質(zhì)量、提高供電效率，達(dá)到用戶電壓需求，降低供電損耗。功能特點(diǎn)：解決城鄉(xiāng)電網(wǎng)中末端低電壓問題提高臺(tái)區(qū)和低壓配電網(wǎng)電壓合格率降低電網(wǎng)線路損耗自動(dòng)多級(jí)提升電壓，提升率-10%至+15%（具體可定制）單片機(jī)控制，智能跟蹤動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)輸出電壓控制在可設(shè)定的合理區(qū)間運(yùn)行模式不影響持續(xù)供電：自動(dòng)調(diào)壓運(yùn)行模式+旁

9、路運(yùn)行模式設(shè)備自身保護(hù)齊全裝置接入點(diǎn)本裝置一般安裝于線路中、末端電線桿上，串聯(lián)于線路中，如以下案例所示：調(diào)壓裝置接入點(diǎn)實(shí)例（紅色位置即裝置接入點(diǎn)）配網(wǎng)能效綜合優(yōu)化裝置 針對(duì)臺(tái)區(qū)功率因數(shù)偏低、無功不足、電壓波動(dòng)以及其它的電能質(zhì)量問題如：電壓偏低，三相不平衡等，可以選擇配網(wǎng)能效綜合優(yōu)化裝置。它本身主要是解決功率因數(shù)偏低、無功不足和電壓波動(dòng)效果最佳，其它起輔助功能，若要加大其它效果，需合理增加相應(yīng)模塊。配網(wǎng)能效綜合優(yōu)化裝置的工作原理其工作原理主要是通過外部電流互感器（CT）實(shí)時(shí)檢測(cè)負(fù)載電流，通過內(nèi)部DSP計(jì)算后提取出負(fù)載電流的無功成分、諧波、不平衡量，然后將PWM信號(hào)發(fā)送給內(nèi)部IGBT根據(jù)設(shè)置來控制

10、逆變器產(chǎn)生滿足要求的無功電流、低次諧波電流、不平衡量，達(dá)到無功補(bǔ)償、治理諧波和治理三相不平衡的目的。配網(wǎng)能效綜合優(yōu)化裝置功能特點(diǎn)功能描述：配網(wǎng)能效綜合優(yōu)化裝置主要用于改善電網(wǎng)功率因數(shù)、降低電能傳輸損耗、綜合治理其它電能質(zhì)量問題功能特點(diǎn)：u 采用模塊化設(shè)計(jì)，各單元模塊可單獨(dú)或同時(shí)補(bǔ)償無功、諧波、三相不平衡；u 控制系統(tǒng)采用DSP+FPGA控制架構(gòu)，控制器能夠直觀顯示和修改各種參數(shù)；u 控制波動(dòng)和閃變能力較強(qiáng)，阻尼電網(wǎng)震蕩；u 采用PWM交錯(cuò)技術(shù)，自身諧波低；u 相應(yīng)速度快，小于5ms；u 過壓、欠壓、過流、過載、觸發(fā)異常、過溫等保護(hù)完善；u 適用于室內(nèi)開關(guān)柜并柜安裝和室外吊裝兩種；u 增加容量，

11、降低損耗，凈化電網(wǎng)；裝置接入點(diǎn)本裝置一般裝設(shè)于公用臺(tái)變的出口側(cè)，并聯(lián)于母線上，如下圖所示：配網(wǎng)能效綜合優(yōu)化裝置接入點(diǎn)實(shí)例4.2.3三相不平衡裝置針對(duì)存在大量的單相負(fù)載、嚴(yán)重分布不均、用電隨機(jī)不同時(shí)性等，導(dǎo)致三相嚴(yán)重不平衡的地方優(yōu)先選擇三相不平衡裝置。4.2.3.1三相不平衡的工作原理 通過在三相四線低壓配電系統(tǒng)中的各相與相之間及各相與零線之間恰當(dāng)?shù)亟尤肴舾呻娏﹄娙萜鞯姆椒?，巧妙地利用了?fù)荷回路中的電感，不僅使各相的功率因數(shù)都得到良好的補(bǔ)償，同時(shí)使各相的有功電流達(dá)到平衡。功能特點(diǎn)功能描述：三相不平衡裝置主要用于改善三相四線中大量單相負(fù)荷，在嚴(yán)重分布不均的情況下隨機(jī)運(yùn)行導(dǎo)致的三相不平衡問題。功能特

12、點(diǎn)：智能調(diào)節(jié)三相負(fù)荷電流，使電流不平衡控制在合格范圍內(nèi)；同時(shí)兼顧三相電壓，使電壓不平衡度控制在允許范圍內(nèi)；補(bǔ)償無功功率，提高供電線路功率因數(shù)；降低供電線路損耗；有效避免中性點(diǎn)電流過大，甚至火災(zāi)的風(fēng)險(xiǎn)；避免因局部電壓過高，引起設(shè)備的誤報(bào)警；避免零地電壓偏高，導(dǎo)致控制系統(tǒng)弱電設(shè)備的燒毀風(fēng)險(xiǎn)。裝置接入點(diǎn)本裝置一般裝設(shè)于公用臺(tái)變的出口側(cè)，并聯(lián)于母線上，如下圖所示：配網(wǎng)能效綜合優(yōu)化裝置接入點(diǎn)實(shí)例有源濾波裝置 針對(duì)于低壓配電網(wǎng)中負(fù)荷性質(zhì)多樣化、復(fù)雜化對(duì)產(chǎn)生一系列奇次諧波較嚴(yán)重的臺(tái)區(qū)，優(yōu)先選擇有源濾波器，它能夠?qū)Υ笮『皖l率都變化的諧波以及變化的無功進(jìn)行補(bǔ)償。工作原理APF裝置通過檢測(cè)、控制全控電力電子器件，

13、可產(chǎn)生一個(gè)和負(fù)載諧波電流大小相等，方向相反的諧波電流注入到電網(wǎng)中，達(dá)到消除諧波的目的。功能特點(diǎn)功能描述：動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)跟蹤補(bǔ)償方式消除電網(wǎng)諧波，裝置采用高性能控制芯片和全控型電子器件，采用國際先進(jìn)的控制理論和全數(shù)字控制方法，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電網(wǎng)中的負(fù)載電流，快速分離出諧波電流分量，并根據(jù)諧波電流的大小產(chǎn)生控制指令，實(shí)時(shí)將大小相等、方向相反的補(bǔ)償電流注入到電網(wǎng)中，上線瞬時(shí)濾除諧波，同時(shí)還可以提供超前或滯后的無功電流，用于改善電網(wǎng)的功率因數(shù)和實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償。功能特點(diǎn)：動(dòng)態(tài)接入進(jìn)行諧波監(jiān)測(cè)，達(dá)到實(shí)時(shí)補(bǔ)償諧波的目的APF對(duì)頻率和復(fù)制都在變化的無功電流進(jìn)行動(dòng)態(tài)抑制，不受電網(wǎng)頻率波動(dòng)影響通過分相控制，抑制因系統(tǒng)不平衡導(dǎo)