低压配电网综合治理方案

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 (4)

三．相关技术问题分析 (4)

3.1线路电压偏低 (4)

3.2功率因数偏低 (5)

3.3三相不平衡 (5)

3.4谐波 (6)

3.5装置过流保护导致电压频繁变动 (6)

3.6防雷保护 (7)

四．综合治理方案 (7)

4.1产品与问题对照表 (7)

4.2针对问题配置方案 (8)

4.2.1智能型动态电压调节装置 (8)

4.2.2配网能效综合优化装置 (10)

4.2.3三相不平衡装置 (13)

4.2.4有源滤波装置 (15)

五．总结 (18)

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，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：

U /+QX/U PR U ?=

/R L s ρ=

cos P UI ?=

式中，ρ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、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。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

4.2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出=U进+U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。

4.2.2.1配网能效综合优化装置的工作原理

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