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【干貨】低壓配電網(wǎng)三相不平衡治理技術(shù)【干貨】低壓配電網(wǎng)三相不平衡治理技術(shù) 三相不平衡的存在增加了線(xiàn)路的電能損耗,減少了配電變壓器的出力,影響用電設備的運行,針對這些問(wèn)題,本文詳細介紹了SVG+換相開(kāi)關(guān)解決方案、SVG+電容解決方案,供大家參考。 演講提綱: 1、配電網(wǎng)中的電能質(zhì)量問(wèn)題 2、配電網(wǎng)三相不平衡治理技術(shù)的行業(yè)背景及解決方案 3、SVG+換相開(kāi)關(guān)方案 4、SVG+電容方案 配電網(wǎng)中的電能質(zhì)量問(wèn)題 低壓配電網(wǎng)是近年來(lái)國家投資的主要方向之一,其投資主要目的是加強配電網(wǎng)的運行可靠性、提高能源的利用率、加強與用戶(hù)的互動(dòng)。低壓配電網(wǎng)的電能質(zhì)量治理問(wèn)題是提高配電網(wǎng)可靠性的保障。 配電網(wǎng)將會(huì )面臨或已經(jīng)存在的電能質(zhì)量問(wèn)題有以下幾個(gè): 單項復合導致的三相不平衡及設備利用率降低問(wèn)題。尤其是單向電動(dòng)汽車(chē)充電設備接入配電網(wǎng)之后,三相不平衡問(wèn)題將會(huì )進(jìn)一步突出。 分布式能源介入。比如分布式光伏、光伏逆變器會(huì )有一些諧波畸變。 新型設備(如儲能變流器、充電樁)會(huì )有諧波特性/諧波疊加的問(wèn)題。如果不同臺數的這個(gè)電動(dòng)汽車(chē)充電對配電網(wǎng)諧波特性的影響也不同,數量多,諧波就大,數量少諧波就少。 電網(wǎng)側接入不同的濾波電路,增加電網(wǎng)的融性特性。大多數電力電子產(chǎn)品都會(huì )有高頻濾波電路的設計。但如果設備不工作只并網(wǎng),會(huì )呈現融性。 沖擊性的負荷增多。比如煤改電設備在啟動(dòng)瞬間會(huì )有很大的沖擊電流,造成不平衡程度加??;南方地區(如江浙一帶)會(huì )炒茶的地方,炒茶機對電流的沖擊也很大。 配電網(wǎng)三相不平衡治理技術(shù)——行業(yè)背景 配電網(wǎng)三相不平衡是幾乎所有配電臺區普遍存在的一種電能質(zhì)量問(wèn)題。 定義:三相不平衡是指在三相電力系統中三相電流(或電壓)幅值不一致,且幅值差超過(guò)規定范圍,造成三相不平衡的主要原因是三相負荷不均勻,屬于基波符合配置問(wèn)題。 規定:按照《配網(wǎng)運維規程》(Q/GDW1519-2014)規定,配電變壓器的不平衡度應符合:Yyn0接線(xiàn)變壓器負荷不平衡度不得大于15%,零線(xiàn)電流不大于變壓器額定電流的25%;Dyn11接線(xiàn)變壓器負荷不平衡度不得大于25%,零線(xiàn)電流不于變壓器額定電流的40%。 低壓配電網(wǎng)中三相負荷和單項復合共存。因為家庭中大多數用電設備(如電飯煲、電腦、洗衣機、冰箱等)都是單項的,因單項用電負荷用電行為的不一致性,造成三相不平衡已成為一種常態(tài)。并且居民用電情況受季節、天氣、節假日等因素影響,導致三相不平衡情況存在更大的不確定性。 因此想通過(guò)電工調相、分配負荷等管理的手段解決三相不平衡問(wèn)題有一定難度的。 光伏扶貧、家電下鄉、返鄉創(chuàng )業(yè)都會(huì )有影響供電可靠性,包括電壓合格率、斜波電能質(zhì)量問(wèn)題,都已經(jīng)在農村電網(wǎng)/低壓配網(wǎng)中浮出水面。 隨著(zhù)分布式光伏扶貧政策的落實(shí),大量分布式光伏電源接入農村電網(wǎng),而無(wú)序接入肯定會(huì )導致三相不平衡度增加;還有很早以前有一些家電下鄉的補貼政策,促進(jìn)了農村家電的普及,這也是造成三相不平衡或者電能質(zhì)量問(wèn)題突出的一個(gè)因素;再者是某些地區有一些回鄉創(chuàng )業(yè),如在家開(kāi)辦各種小型工廠(chǎng),使農村用電量劇增。 三相不平衡有哪些危害?為什么要治理三相不平衡? ①增加線(xiàn)路的電能損耗。在三相四線(xiàn)制供電網(wǎng)絡(luò )中,電流通過(guò)線(xiàn)路導線(xiàn)時(shí)因阻抗問(wèn)題,必定會(huì )產(chǎn)生電能損耗,其損耗與通過(guò)的電流平方成正比。當低壓電網(wǎng)以三相四線(xiàn)制供電時(shí),由于有單相負荷存在,造成三相不平,當三相不平衡運行時(shí),中心線(xiàn)肯定有電流流過(guò),因此不但象限上損耗的增加,同時(shí)中心線(xiàn)也會(huì )產(chǎn)生相應損耗,從而增加了電網(wǎng)線(xiàn)路的損耗。 ②增加變壓器的電能損耗。由于三相不平衡有零序電流的存在,會(huì )造成變壓器銅損或鐵損升高,會(huì )增加變壓器的損耗,會(huì )影響變壓器運行溫度,造成變壓器使用壽命降低。 ③減少配電變壓器出力。在設計配電變壓器時(shí),每一相的容量設計是一樣的。但三相不平衡運行時(shí),會(huì )將三相的復合或兩相的負荷疊加到其中某一相,就可能會(huì )導致其中某一相過(guò)載,而另外兩相或一相根本沒(méi)有負荷,使變壓器利用率有所降低。 ④配變產(chǎn)生零序電流。零序電流會(huì )導致變壓器產(chǎn)生銅損或鐵損,包括磁制或渦流的損耗,造成變壓器絕緣因過(guò)熱而老化或者壽命降低等問(wèn)題,增加變壓器損耗。 ⑤影響用電設備正常運行。由于三相不平衡的存在,會(huì )導致變壓器電壓中心點(diǎn)偏移,會(huì )造成負荷較重的一相電壓較低,負荷較輕的一相電壓較高,因此造成高/低電壓的問(wèn)題:若電壓過(guò)高,可能會(huì )影響設備的正常運行,甚至是直接損壞;若電壓過(guò)低,可能會(huì )造成設備的運行電流擴大,導致過(guò)電流的問(wèn)題。這些都會(huì )用電設備的正常運行。 ⑥電動(dòng)機效率降低。由于三相不平衡產(chǎn)生負區磁場(chǎng),對電動(dòng)機有一定的制動(dòng)作用,使電動(dòng)機輸出功率減少,從而導致電動(dòng)機效率降低,同時(shí)電動(dòng)機的溫升和無(wú)功損耗也會(huì )隨著(zhù)三相不平衡程度的加大而加大。所以電動(dòng)機在三相不平衡情況下運行是非常不經(jīng)濟且風(fēng)險特別高的。 配電網(wǎng)三相不平衡治理技術(shù)——解決方案 2015年5月22日,國家電網(wǎng)公司發(fā)布了《國網(wǎng)運檢部關(guān)于開(kāi)展配電臺區三相負荷不平衡治理問(wèn)題的工作通知》,其中提了三種治理手段: ①換相開(kāi)關(guān)型 ②電容器型 ③電子電子型產(chǎn)品 綜合三種解決方案的優(yōu)缺點(diǎn)對比: SVG+換相開(kāi)關(guān)方案 三種解決方案技術(shù)都有各自的優(yōu)缺點(diǎn),但將幾種產(chǎn)品相互組合,可達到優(yōu)勢互補的作用。首先介紹SVG+換相開(kāi)關(guān)方案: 從上圖可見(jiàn),SVG在變壓器的出口側做不平衡補償,換相開(kāi)關(guān)在線(xiàn)路末端做不平衡補償,相當于將線(xiàn)路末端與臺區出口的不平衡都做了一個(gè)很好的補充,該方案可通過(guò)SVG直接控制換新開(kāi)關(guān),達到有效的互補補償。 優(yōu)點(diǎn): SVG直接對換相開(kāi)關(guān)進(jìn)行控制,采用換相開(kāi)關(guān)粗調,SVG微調的模式,實(shí)現不平衡線(xiàn)性補充; SVG產(chǎn)生的功耗與換相開(kāi)關(guān)降低的線(xiàn)路損耗相互抵消,解決了使用SVG增加線(xiàn)損的詬??; 有SVG的存在,可同時(shí)具備無(wú)功補償和諧波治理功能,綜合解決臺區配變電電能質(zhì)量問(wèn)題; 既能解決線(xiàn)路上的不平衡,又能實(shí)時(shí)滿(mǎn)足對三相不平衡考核指標的要求; 可緩解末端線(xiàn)路低電壓?jiǎn)?wèn)題,同事延緩線(xiàn)路老化。 用SVG+換相開(kāi)關(guān)方案與純SVG型(也就是純電子型),還有換向開(kāi)關(guān)方案進(jìn)行對比: 具體解釋一下為什么用30Kvar+6只開(kāi)關(guān)?根據現場(chǎng)多次實(shí)驗經(jīng)驗,換相開(kāi)關(guān)在安裝到線(xiàn)路上時(shí),可以在這重載相上裝3個(gè),在中載相上裝2個(gè),在輕載相上裝1個(gè),這樣可以解決線(xiàn)路末端不平衡的大部分負荷均衡的問(wèn)題。30Kvar的SVG在臺區應用中可做一定的線(xiàn)性補償, 從整體對比來(lái)看,SVG+換相開(kāi)關(guān)方案性?xún)r(jià)比很高。 分享一個(gè)案例,以下數據是從供應公司了解到的: 下圖為電能質(zhì)量分析儀測量出的數據,直觀(guān)觀(guān)察效果對比: 下圖從線(xiàn)損方面分析,具體計算過(guò)程暫時(shí)略過(guò),可以看到SVG在這一時(shí)刻產(chǎn)生的損耗大概是0.6千瓦,換相開(kāi)關(guān)在這一時(shí)刻降低損耗大概是6000瓦: 綜合來(lái)看,改方案在這一時(shí)刻還可以綜合降低線(xiàn)損5.4千瓦,達到降低線(xiàn)線(xiàn)路損耗的目的。 SVG+電容方案 SVG和電容器是安裝在上圖中的架子上,然后整體放到補償室中。原理和SVG+換相開(kāi)關(guān)方案是基本相通:SVG直接對電容器進(jìn)行控制,實(shí)現線(xiàn)性補償的效果。 該產(chǎn)品的設計難點(diǎn)在于結構安裝的尺寸還有控制邏輯。由于補償室空間有限,對散熱和保護的要求較嚴。 優(yōu)勢: SVG直接對電容器進(jìn)行控制,實(shí)現線(xiàn)性補償的效果,實(shí)現高性?xún)r(jià)比; 不平衡模式下,采用先相間跨接補償電容粗調后,SVG微調,實(shí)現了整寄相對較小功耗; 控制策略多樣化,可配置共補電容、分補電容以及相間跨接補償電容; 多參數協(xié)調控制功能,如電壓、功率因數,無(wú)偷竊震蕩、無(wú)補償呆滯區間; SVG產(chǎn)生的功耗與換相開(kāi)關(guān)降低的線(xiàn)路損耗相互抵消,解決了使用SVG增加線(xiàn)損的詬病。 精彩問(wèn)答 1:請問(wèn)SVG+換相開(kāi)關(guān)方案與SVG+電容方案的劣勢分別在哪里呢?還有就是SVG+電容方案價(jià)格會(huì )比SVG+換相開(kāi)關(guān)方案的性?xún)r(jià)比更高嗎? 答:SVG+電容方案相對致命的缺點(diǎn)是無(wú)法從線(xiàn)路末端解決不平衡的問(wèn)題,因為SVG和電容這兩種方式本身都不能從線(xiàn)路末端解決問(wèn)題。但有價(jià)格較低的優(yōu)勢。 另外,該方案需要現場(chǎng)有一定的無(wú)功補償需求來(lái)支撐,若現場(chǎng)功率因數較高,該方案是不適用的。這主要是由于電容器在有功的同時(shí)會(huì )產(chǎn)生融性無(wú)功,若現場(chǎng)的感性無(wú)功比較小,那就會(huì )造成過(guò)補償,對電網(wǎng)正常運行造成隱患。 2:SVG+電容方案與SVG+換相開(kāi)關(guān)方案,哪種更安全? 答:從應用的角度上來(lái)講,因為SVG+電容方案屬于純并聯(lián)型,即使損壞也不會(huì )對配電網(wǎng)產(chǎn)生影響;SVG+換相開(kāi)關(guān)方案屬于串聯(lián)線(xiàn)路,一旦換相開(kāi)關(guān)損壞,就會(huì )對宮供電質(zhì)量產(chǎn)生影響。換相開(kāi)關(guān)其實(shí)是繼電器形式/金叉管形式/負荷開(kāi)關(guān)形式的一種開(kāi)關(guān),這種技術(shù)目前已經(jīng)比較成熟,其功能穩定性是有一定保證的。 3:SVG+電容與SVG+換相開(kāi)關(guān)兩種方案的尺寸相差多少? 答:這個(gè)尺寸沒(méi)有辦法來(lái)對比。SVG+換相開(kāi)關(guān)是一個(gè)分布式的應用,換相開(kāi)關(guān)要放到線(xiàn)路末端,SVG在變壓器出口用作遠程控制,例如通過(guò)載波、無(wú)線(xiàn)通信等的方式來(lái)控制換相開(kāi)關(guān)。這兩種產(chǎn)品在應用時(shí)有一定距離,是通過(guò)通信方式來(lái)解決控制問(wèn)題,所以這個(gè)尺寸沒(méi)有辦法對比。 |