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1、低压配电网电能质量综合治理方案2016年07月目录一. 400V低压配网现状3二. 相关设备的试用情况3三. 相关技术问题分析33.1线路电压偏低33.2功率因数偏低43.3三相不平衡53.4谐波53.5装置过流保护导致电压频繁变动63.6防雷保护6四. 综合治理方案64.1产品与问题对照表64.2针对问题配置方案74.2.1智能型动态电压调节装置74.2.2配网能效综合优化装置94.2.3三相不平衡装置124.2.4有源滤波装置14五. 总结16一. 400V低压配网现状随着近年来城乡电网建设的发展，栖霞市配电网发展取得显著 成效，供电可靠性、电压合格率和综合线损等技术指标均得到很大的 提高
2、，基本满足了社会的用电需求和安全。但是，在部分山区低压配电网存在区域性供电质量问题。尤其 是在干旱季节由于田头机井集中灌溉，负荷短期内突增，且离台变较 远，供电半径过长，导致线路末端电压严重偏低，有时末端瞬间电压 低至260V。山区配电网不仅由于供电半径过长而集中灌溉负荷增加 导致的低电压问题也存在严重分布不均，用电随机性，供电线径偏细， 负荷性质多样化等特点，结果导致一些台区存在不等程度的电能质量 问题如：功率因数偏低、三相不平衡，线损偏大等问题二. 相关设备的试用情况前期试用过淄博厂家提供的2台低电压调节装置，初期安装效果 很好，后期因雷击导致1台装置损坏，另1台装置因经常过流保护导 致居
3、民电压频繁变动，目前2台设备已退回厂家。三. 相关技术问题分析3.1线路电压偏低电压降的计算公式:AU = PR / U+QX/UR = p L / sP = UI cos 中式中，P为电阻率；L为导线长度；s为导线的截面积。由公式可知，负载越多，功率越大，电压降就越大，末端电压越 低；在负载同等情况下，线路越长，电压降就越大，末端电压越低； 线路导线截面积越小，电压降就越大，末端电压越低；功率因数越低， 保障负荷正常运转所需的线路电流越大，电压降就越大，末端电压越 低。因此，栖霞市山区供电区域干旱季节田头机井集中灌溉，负荷短 期内突增，再加上配电网结构薄弱、供电半径过大、线路导线截面积 有限
4、、无功补偿不达标等因素，造成配电网低电压问题突出，严重影 响了工农业和城乡居民正常用电。3.2功率因数偏低由于电网结构复杂、负荷性质多样化、负荷季节性强、时段性强、 配电变压器负载率低，从而造成台区功率因数变化频繁，运行状况复 杂，线损率居高不下。再加上无功补偿装置配置不完善，部分台区功 率因数远远不达标。无功功率会增加变压器、线路的损耗，降低设备 使用效率，并且进一步降低系统电压，加剧末端电压偏差较大的问题。3.3三相不平衡在台区配电网中，居民用电多为单相供电，一个台区的居民用户 在三相的分配不均衡，以及单相用电中存在大量单相负荷随机用电， 就会导致三相负荷不平衡的现象发生，并且具有非常明显
5、的实时性和 时段性。三相负荷不平衡会增加变压器、输电线路的损耗，降低变压器使 用效率，严重时将会造成中性点电压偏移，中线电流增大，会引起某 相电压严重超出国标限值，容易造成用电设备损坏，甚至引发火灾。3.4谐波电力网络的每个环节，包括发电、输电、配电、用电均可能产生 谐波，其中产生谐波最多的是用电环节。台区供电系统中用电负荷多 样复杂化如：水泵、电机、调光灯具、变频空调、微波炉、个体工商 业等等，其中有内置整流、变频系统，对电网产生一定的奇次谐波。 主要以3次、5次、7次、11次、13次为主的谐波电流，严重的情况 下，THDi可达到34.81%。谐波作为一种污染，对电网危害十分严重。它使电能的
6、生产、传 输和利用的效率降低，增加输、供和用电设备的额外附加损耗；使电 器设备过热、产生振动和噪声，并使绝缘老化、使用寿命缩短，甚至 发生故障或烧毁；它可引起电力系统局部谐振使谐波含量放大，造成 电容器等设备损坏，所以需要对台区供电网的谐波采取有效的治理措 施。3.5装置过流保护导致电压频繁变动在干旱季节用电负荷增大，尤其田头机井集中灌溉时多台电机同 时启动，这时会导致短时间电流过大（水泵启动电流是额定电流2-3 倍），结果会导致装置过流保护，在负荷启动变化频繁是保护也跟着 频繁动作。在保护的过程中来回切换，冲击较大，必然导致电压频繁 变动。降低了电网系统稳定性，用电设备寿命缩短，线路损耗增大
7、。 应该合理设置保护躲过启动时瞬间大电流。3.6防雷保护400V电杆一般不会有直击雷防护的避雷线，在电杆上加装调压 器等设备，设备上安装的避雷器只能对雷电电磁脉冲起到防护作用， 对直击雷没有防护效果，雷雨天气设备容易损坏。应该装设预防直击 雷装置，并保证可靠接地。四. 综合治理方案4.1产品与问题对照表电能质量产品低电压 问题功率 因数 问题 （无 功补 偿）三相 不平 衡问 题谐波 问题能耗 问题BR-DVR系列智能型动态电压调节装置VV配网能效综合优化装置VVVV三相不平衡装置VVBR-APF有源滤波器VVV4.2针对问题配置方案4.2.1智能型动态电压调节装置针对中末端电压偏低问题，首选
8、采用智能型动态电压调节装置提 升线路中末端电压。智能型动态调压器是通过输入电压和输出电压采 样，动态跟踪电压变化，以输出电压为控制判定升压范围或降压范围， 以确保输出电压在合理区间，达到用户电压在合格范围内的要求。4.2.1.1智能型动态调压器原理U住建补当检测U出电压低于设置值时，调压模块输出补偿电压为正，升压。当检测U出电压高于设置值时，调压模块输出补偿电压为负，降压。4.2.1.2功能特点功能描述：智能型动态调压器适用于解决城乡电网基础薄弱、供电半径大、负荷 分布不均，线路线径偏细等导致电压偏低不合格的问题，通过智能型 动态调压器提升线路中末端电压，优化电压质量、提高供电效率，达 到用户
9、电压需求，降低供电损耗。功能特点：解决城乡电网中末端低电压问题提高台区和低压配电网电压合格率降低电网线路损耗自动多级提升电压，提升率-10%至+15% （具体可定制）单片机控制，智能跟踪动态调节输出电压控制在可设定的合理区间运行模式不影响持续供电：自动调压运行模式+旁路运行模式设备自身保护齐全4.2.1.3装置接入点本装置一般安装于线路中、末端电线杆上，串联于线路中，如以下案例所示:调压装置接入点实例（红色位置即装置接入点）4.2.2配网能效综合优化装置针对台区功率因数偏低、无功不足、电压波动以及其它的电能质 量问题如：电压偏低，三相不平衡等，可以选择配网能效综合优化装 置。它本身主要是解决功
10、率因数偏低、无功不足和电压波动效果最佳， 其它起辅助功能，若要加大其它效果，需合理增加相应模块。其工作原理主要是通过外部电流互感器(CT)实时检测负载电流， 通过内部DSP计算后提取出负载电流的无功成分、谐波、不平衡量， 然后将PWM信号发送给内部IGBT根据设置来控制逆变器产生满足要 求的无功电流、低次谐波电流、不平衡量，达到无功补偿、治理谐波 和治理三相不平衡的目的。FW雄!中任，HJL, fihn, Ipb*. lam LnIHBMu 】-.TL. h.任IUt ILK配网能效综合优化装置4222功能特点功能描述：配网能效综合优化装置主要用于改善电网功率因数、降低电能传输损耗、综合治理其
11、它电能质量问题功能特点：采用模块化设计，各单元模块可单独或同时补偿无功、谐波、三相不平衡；控制系统采用DSP+FPGA控制架构，控制器能够直观显示和修改各种参数；控制波动和闪变能力较强，阻尼电网震荡；采用PWM交错技术，自身谐波低；相应速度快，小于5ms；过压、欠压、过流、过载、触发异常、过温等保护完善;适用于室内开关柜并柜安装和室外吊装两种；增加容量，降低损耗，净化电网；4223装置接入点本装置一般装设于公用台变的出口侧，并联于母线上，如下图所示:配网能效综合优化装置接入点实例针对存在大量的单相负载、严重分布不均、用电随机不同时性等， 导致三相严重不平衡的地方优先选择三相不平衡装置。4.2.
12、3.1三相不平衡的工作原理通过在三相四线低压配电系统中的各相与相之间及各相与零 线之间恰当地接入若干电力电容器的方法，巧妙地利用了负荷回路中 的电感，不仅使各相的功率因数都得到良好的补偿，同时使各相的有 功电流达到平衡。423.2功能特点功能描述：三相不平衡装置主要用于改善三相四线中大量单相负荷，在严重 分布不均的情况下随机运行导致的三相不平衡问题。功能特点:智能调节三相负荷电流，使电流不平衡控制在合格范围内;同时兼顾三相电压，使电压不平衡度控制在允许范围内；补偿无功功率，提高供电线路功率因数；降低供电线路损耗；有效避免中性点电流过大，甚至火灾的风险；避免因局部电压过高，引起设备的误报警；避免
13、零地电压偏高，导致控制系统弱电设备的烧毁风险。423.2装置接入点本装置一般装设于公用台变的出口侧，并联于母线上，如下图所示:配网能效综合优化装置接入点实例针对于低压配电网中负荷性质多样化、复杂化对产生一系列奇次 谐波较严重的台区，优先选择有源滤波器，它能够对大小和频率都变 化的谐波以及变化的无功进行补偿。4.2.4.1工作原理APF装置通过检测、控制全控电力电子器件，可产生一个和负载 谐波电流大小相等，方向相反的谐波电流注入到电网中，达到消除谐 波的目的。4242功能特点功能描述：动态实时跟踪补偿方式消除电网谐波，装置采用高性能控制芯片 和全控型电子器件，采用国际先进的控制理论和全数字控制方
14、法，实 时监测电网中的负载电流，快速分离出谐波电流分量，并根据谐波电流的大小产生控制指令，实时将大小相等、方向相反的补偿电流注入 到电网中，上线瞬时滤除谐波，同时还可以提供超前或滞后的无功电 流，用于改善电网的功率因数和实现动态无功补偿。功能特点：动态接入进行谐波监测，达到实时补偿谐波的目的APF对频率和复制都在变化的无功电流进行动态抑制，不受电网频 率波动影响通过分相控制，抑制因系统不平衡导致的三相不平衡问题4243装置接入点APF装置可安装于台变的出口侧，会实时检测负载所产生的谐波 电流大小进行补偿，如图所示。五. 总结通过分析400V低压电网中存在的问题，提供了相应的解决 方案。具体某个台区需要配置哪种设备去解决，要根据台区实际 数据合理、经济、高效的配置相应设备，以便达到最优效果，实 现经济效益和社会效益。
