农村低压配电网的低电压治理方案

          农村低压配电网的低电压治理方案                    摘要：随着新农村建设步伐的加快、人民生产生活水平的逐步提高。运行了十几年的农网设备逐渐老化，不断出现过负荷、低电压问题。本文针对农村配电网低电压问题，考虑供电距离过长、线路线径小、供电半径大，提出两种解决方案：在线路末端加装动态低压补偿器、在配电变压器出口或线路末端三相不对称可调输出无功补偿装置，这两种解决方案可有效解决农村低压配电网低电压问题，降低低电压带来的供电系统不稳定、损坏用电设备等危害。关键词：农村；低压；配电网；低电压；治理1、研究背景（1）农村低压配电网突出特点1）农村低压配电网结构复杂，负荷分散，供电半径过大。2）农村低压配电网改造周期长，负荷增长快，影响区域较广，用电时段相对集中，呈现白天高电压，夜晚低电压。3）所用导线品种繁多，新旧程度不一，部分供电设备陈旧老化。4）超容量用电情况较为普遍。5）“低电压”现象普遍存在，“低电压”用户基本处于低压线路末端。6）农村配电网的管理相对较分散，台账不齐全，线路的接线图较为简单。（2）农村低压配电网低电压的原因1）配电变压器容量不足、导线线径小，不满足现有负荷需求：2）10kV配电线路、台区低压线路供电半径大；3）三相负载不平衡；4）无功补偿容量不足；5）管理措施不到位。（3）农村低压配电网常见的低电压治理技术措施1）针对供电距离过长的治理技术措施：在供电线路中加装无功补偿器，补偿消耗的无功功率，提高功率因数，降低线损。在线路中装设调压器，提高线路末端电压。配电变压器采用有载调压变压器，调节档位范围大，档位调节灵活，保持变压器低压侧电压在允许波动范围内。2）线路线径过大的治理技术措施：针对线径偏小的根治措施主要有以下两个方面措施：更换线径大的导线，提高导线的输电能力，降低电压损耗。供电线路中加装无功补偿装置，补充消耗的无功功率，提高功率因数，降低电压损耗。3）配变容量小对应的治理技术措施：针对配变容量小引起的变压器电压损耗大，更换大容量的变压器来解决此问题。4）负载不平衡对应的治理技术措施：技术上，在负载不平衡的分支线加入自耦变压器，调节各相电压，使其输出电压一致。本文结合了农村低压配电网常见的低电压治理技术措施，重点针对农村配电网供电距离过长、线路线径小、供电半径大的问题，从现代电力电子技术的角度提出两种解决方案。2、解决方案本文阐述的一种适用于农村低压配电网的低电压治理技术提出了两种技术解决方案，方案一为：加装动态低压补偿器；方案二为：加装三相不对称可调输出无功补偿装置。方案一：动态低压补偿器（1）概述动态低压补偿器是结合我国农村配电网的现状，从无功功率的“就地补偿、分区平衡”的原则出发，在线路末端电压分支箱侧进行动态并联电容器跟踪补偿，由于固定电容器补偿不能随负荷变化而适时调节，同时，考虑到现场应用的经济性和实用性、可靠性及免维护性的要求，特此提出自动跟踪、实时响应、分档补偿、投切灵活的动态低压补偿器。（2）适用范围动态低压补偿器主要针对农网基础薄弱、供电半径大、负荷不稳定的现状，适合农村、山区等供电半径大的地区。（3）装置组成动态低压补偿器由低压配电组件组成，低压配电组件包括在线取电模块、整流器、储电电容模块和逆变器。在线取电模块取电端与末端分支箱处的输电线供电端电连接，在线取电模块供电端与整流器的交流输入端电连接。整流器的直流输出端电连接在储电电容模块上，逆变器的直流输入端与储电电容模块电连接，逆变器的交流输出端电连接在末端分支箱处的输电线负载端上。低压配电组件设置在输电线的末端分支箱处，且与末端分支箱处的输电线并联设置，用于控制低压配电组件是否介入工作。（4）工作原理动态低压补偿器通过一个AC/DC整流器，存储电能在直流母线，再通过一个DC/AC逆变器串联一个电压至系统，从而驱动电容器自动投切，完成多级分档适时补偿的自动调控功能，调节负荷侧电压至合格水平。动态低压补偿器相对普通机械调压器，能够实现无触点、高速连续的电压调节，具备寿命长、电压调节效果好的优点，能够很好的满足首末端用户对电压质量的要求。拓扑原理图如图2-1所示。图2-1动态低压补偿器拓扑原理图方案二：三相不对称可调输出无功补偿装置（1）概述三相不对称可调输出无功补偿装置（SVGC）通过低损耗电力电子器件产生分相可调输出的容性电流或者感性电流，配合智能电容器组，对三相不对称且波动频繁的负载快速进行不对称无功补偿，从而起到稳定供电电压的作用。该装置可以完全补偿三相无功，平衡三相电流，改善变压器出口侧电压。且设备响应速度快，可满足任何三相不平衡负载。该设备可通过通讯终端，实现监测设备的电压、电流、有功、无功、功率因数、设备运行状态等信息，并将运行数据上传至中控系统，便于应用部门监控和管理，掌握现场电压治理状况。（2）适用范围三相不对称可调输出无功补偿装置主要针对以下几种情况适用。1）三相不平衡的台区；2）无功功率缺量较大的台区；3）三相负荷变化比较频繁的台区。（3）装置组成三相不对称可调输出无功补偿装置由有源SVG（静止无功发生器）和无源智能电容器两部分组成。有源SVG分相独立可调输出无功功率，智能电容器组输出三相对称容性无功功率。通常有源SVG的容量为1至2组智能电容器组的容量，两部分组合实现三相不对称输出无功功率，每相无功补偿容量连续可调。（4）工作原理三相不对称可调输出无功补偿装置通过低损耗电力电子器件产生分相可调输出的容性电流或者感性电流，配合智能电容器组，对三相不对称且波动频繁的负载快速进行不对称无功补偿，从而起到稳定供电电压的作用。三相不对称可调输出无功补偿装置原理图如图2-2所示。三相不对称可调输出无功补偿装置（SVGC）装置对无功补偿点电压进行采样，并将电压信息传递给内部DSP，判断补偿点电压是否超过设定值，当电压超过调压上限（Umax）时，SVGC输出感性电流，降低电压。当电压低于调压下限（Umin）时，SVGC输出容性电流，提升电压。图2-2三相不对称可调输出无功补偿装置原理图图3-1安装动态电压补偿器后东庄变电压曲线一般用电负荷主要以电机、照明设备居多，呈感性，智能电容器的加入可以提供稳定的容性无功，同时又降低了装置的成本，SVG提供调节部分的无功，使补偿更精细，响应速度更快。3、应用案例2018年2月13日晚21：00-23：45，山西临汾市汾西县10kV876古郡铁厂线111号东庄变，容量为50kVA，出现最在低电压值：151V。为解决该趟线路低电压问题，根据容量和所带负荷情况，在该趟线路末端加装50台动态电压补偿器。从电能质量终端上传至后台控制系统东庄变测量数据图3-1所示，可抬升末端用户电压至210V以上，显著提高了末端电压合格率。2018年9月21日，山西临汾市汾西县10kV877桑原线刘家庄支线011号刘家庄变，容量为50kVA。该趟线路单相负荷较多，三相负荷严重不平衡，变压器温升大，最低电压值165V。在该趟线路变压器输出侧安装三相不对称可调输出无功补偿装置，从电能质量终端上传至后台控制系统刘家庄变测量数据图3-2所示，可看出投入三相不对称可调输出无功补偿装置前和后电压变化较平缓，电压保持在235V以上，低电压治理效果明显。图3-2安装三相不对称可调输出无功补偿装置刘家庄变电压曲线4、结束语本文针对农村配电网低电压问题，考虑供电距离过长、线路线径小、供电半径大，提出两种解决方案：在线路末端加装动态低压补偿器、在配电变压器出口或线路末端三相不对称可调输出无功补偿装置，这两种解决方案可有效解决农村低压配电网低电压问题，降低低电压带来的供电系统不稳定、损坏用电设备等危害。参考文献：1翁锡安.农村低压配电网低电压问题分析.大众用电.2009.032韩英.浅谈“低电压”治理的多种技术措施J.中国高新技术企业.2012（04）3叶文水.探析农村低压配电网低电压问题J.河南科技.2013（24）4吴克胜，周瑜，盖大忠，朱爱珍.青海配电网“低电压”治理探讨J.青海电力，2015，04：4-7.5于晓牧.农村“低电压”问题分析与解决办法J.陕西电力，2011.6余东旭.农村电网低电压综合治理J.科技风，2012（25）.7崔正启.实施农村电网升级改造中的问题探讨J.科技创新与应用，2013（18）.  -全文完-