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农网配电台区电能质量现状分析及智能综合治理技术
2017-10-13 10:43:01  作者:杨倩倩  来源:中国设计师网  
  •   本文农村配电网是社会主义新农村建设重要的基础设施,其发展水平直接影响到新农村建设步伐。本文主要对我国农村电网配电台区的电能质量现状及治理措施进行了分析,并能重综点合介治绍理一技种术智即能台区变静止无功发生装置。

  北京英博电气股份有限公司 杨倩倩

  1 引言

  随着农村经济社会的快速发展,农村用电量不断增高,农村居民对电压质量的要求也越来越高。农网配电台区直接为终端用电负荷供电,其提供的电能质量水平直接关系到终端用电负荷能否安全可靠地运行。然而由于农网低压台区负荷的特殊性以及其它种种原因,大部分农网配电台区中均存在着各式各样的电能质量问题,对台区的安全运行构成极大威胁,必须加以治理。

  2 农网配电台区现状分析

  2.1农网配电台区负荷特点

  (1)受农业生产季节性用电、居民用户昼夜时段性用电及务工人员流动性用电差异性影响,导致负荷波动较大,配变长期“大马拉小车”,配变损耗较高;

  (2)单相负荷多,占总容量的70%左右,采用单相负荷供电造成三相负荷不平衡,中性点偏移,产生负序电流;

  (3)大量使用非线性负荷,如带开关电源的电视机、微型计算机、电池充电器及具有变频功能的空调,形成谐波源,导致电网谐波含量加大,电能质量变差;

  (4)农网住户分散或集中无序,供电线路复杂,配变布点不合理,供电线路半径长短不一,配变容量不足,表后线径偏小,设备老化,农网用户超容量用电等导致供电末端电压过高或过低,电压合格率低;

  (5)配电自动化程度差,没有统一监控后台,缺乏有效运管维护,电压监测网络不健全,变压器出线端监测点不足,线路末端电压监测几近空白,无功补偿装置的自动化程度低;

  2.2农网配电台区电能质量问题的危害

  农网配电台区主要存在电压偏低、三相不平衡、功率因数偏低和谐波污染四大类问题,严重影响到电网和电气设备地安全运行:

  (1)农网供电半径较长,远距离输送无功电流将导致线路损耗增大,并产生线路压降,导致终端用户电压跌落严重,造成终端用电设备实际出力大幅降低甚至无法使用,降低电气设备的使用寿命;同时无功电流占用变压器容量,导致变压器的可用有功输出容量减少,即降低变压器的带载能力。

  (2)谐波污染导致导体有效截面积减小(趋肤效应)从而增加线路损耗,同时谐波污染增加变压器铁损造成变压器温升过高;因谐波污染导致系统电压及电流波形发生畸变,造成继电保护装置误动作及计量装置精度降低。

  (3)三相电流不平衡导致中性线运行电流激增,造成中性线线路损耗大幅增加,同时也造成中性点电位发生漂移,增大系统电压的波动范围,对用电设备的安全运行构成威胁。

  (4)变压器的最大允许出力受任一相额定容量限制,三相电流不平衡导致变压器三个绕组出力不一致,造成其中一相绕组提前过载而局部发热严重,从而降低变压器的整体带载能力。

  (5)由于变压器高压侧通常采用Δ接线方式无零序磁通通道,不平衡电流所产生的零序磁通只能以变压器油箱壁及钢构件作为通道,但是二者的导磁率均较低,从而大幅度的增加变压器的铁损,导致变压器局部温升过高,加速绝缘材料老化,降低变压器使用寿命。

  3 农网配电台区电能质量治理措施

  目前解决农网配电台区电能质量问题的措施主要有:改造配变、改造线路、加装常规无功补偿装置三种方法,与加装智能台区变静止无功发生装置相比,其主要性能差别如表1所示。

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  4 智能台区变静止无功发生装置系统原理

  (1)电压支撑原理:

  装置对补偿点电压进行采样,将电压信息传递给内部处理器,以判断补偿点电压是否超过设定值,当电压超过电压上限(Umax)时,装置输出感性电流,降低电压;当电压低于调压下限时(Umin),装置输出容性电流,提升电压,最终使各相电压稳定在正常范围内。

  (2)无功补偿原理:装置通过外部电流互感器实时检测系统或者负载电流,利用瞬时无功算法计算当前的功率因数,当系统功率因数低于设定的功率因数目标值时,快速计算出待补偿的无功电流,生成IGBT的PWM控制信号,使装置发出容性或感性的无功电流注入系统,实现动态无功补偿的目的,保证系统功率因数始终不低于设置值。

  (3)三相不平衡调整原理:装置通过外部CT检测系统电流,并将系统电流信息发送给内部控制器作分析处理,以判断系统是否处于不平衡状态,同时计算出达到平衡状态时各相所需要转换的电流值,然后将信号发给内部IGBT并驱动其工作,将不平衡电流从电流大的相转移到电流小的相,最后达到三相平衡状态;

  (4)谐波滤除原理装置实时检测系统电流,基于瞬时无功理论将谐波电流逐次分离出来,按照设定的滤波百分比生成控制信号驱动IGBT输出与谐波电流相位相反的补偿电流,达到谐波抵消的目的。

  5 智能台区变静止无功发生装置功能

  (1)电压调整:通过综合控制电容器的投切来提升末端电压,能够有效的抑制电压闪变,稳定电网电压,避免电压闪变造成用电设备损坏;

  (2)功率因数调整:具有双向连续输出无功容量的功能,可以提高功率因数,降低线路损耗,治理容性过补偿现象,提高变压器的有效使用容量;

  (3)谐波滤除:谐波滤除可达25次,进而降低线路损耗、延长用电设备的使用寿命,保障继电保护装置的可靠运行;

  (4)三相不平衡调整:能够有效的治理三相不平衡,消除中性点电压偏移,降低变压器损耗和线路损耗,提高变压器的带载能力。

  6 结语

  在经济不断发展的前提下,农网配电台区在发展建设过程中虽然取得了一定成绩,但是存在的问题也不容忽视,本文就以农网配电台区的电能质量问题为中心,对其现状原因进行分析,通过对比多种治理措施,重点介绍了一种智能综合治理技术即智能台区变静止无功发生装置,希望能够给农网配电台区电能质量治理提供借鉴,更好地推动其实现良性发展,满足不断发展的农村用电需求。

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