柳 杰，李沛彧

（1.國網(wǎng)太原供電公司，山西 太原 030012；2.山西科電電力設(shè)計(jì)有限公司，山西 太原 030001）

配電變壓器三相不平衡調(diào)節(jié)新技術(shù)應(yīng)用與研究

柳 杰1，李沛彧2

（1.國網(wǎng)太原供電公司，山西 太原 030012；2.山西科電電力設(shè)計(jì)有限公司，山西 太原 030001）

配電變壓器三相不平衡運(yùn)行狀態(tài)在實(shí)際生產(chǎn)中是無法避免的，如何實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，對(duì)降低配網(wǎng)損耗、改善配網(wǎng)電能質(zhì)量有著重大意義。詳細(xì)分析了配電變壓器不平衡補(bǔ)償新技術(shù)的優(yōu)勢(shì)及特點(diǎn)，并以國網(wǎng)太原供電公司興南3號(hào)配電室1號(hào)變作為試驗(yàn)臺(tái)區(qū)，通過實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)，客觀分析了該項(xiàng)補(bǔ)償技術(shù)的可行性，充分證明了該項(xiàng)新技術(shù)的優(yōu)越性。

配電變壓器三相不平衡；電力系統(tǒng)；無功補(bǔ)償

0 引言

近年來，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，配網(wǎng)負(fù)荷用電結(jié)構(gòu)及用電量都發(fā)生了較大變化，用電負(fù)荷激增，配電變壓器數(shù)量也大規(guī)模增長，與此同時(shí)配電變壓器三相不平衡、功率因數(shù)低、電壓質(zhì)量不合格三方面問題已日益凸顯，配網(wǎng)電能質(zhì)量問題也日漸成為配網(wǎng)運(yùn)維的主要問題之一[1]。

配電變壓器三相不平衡治理的傳統(tǒng)做法是人工調(diào)負(fù)荷，該項(xiàng)做法主要存在以下弊端：首先需要變臺(tái)停電，減少企業(yè)供電量，而且可能引起客戶投訴；其次人工調(diào)整工作量大，運(yùn)維成本增加；最后人工調(diào)負(fù)荷后只能解決當(dāng)前負(fù)荷情況下的不平衡，當(dāng)負(fù)荷變動(dòng)時(shí)又會(huì)出現(xiàn)不平衡現(xiàn)象，無法做到實(shí)時(shí)調(diào)整，不能保證全時(shí)段平衡。針對(duì)以上問題，國網(wǎng)太原供電公司在部分配電臺(tái)區(qū)試點(diǎn)運(yùn)用三相不平衡補(bǔ)償裝置，對(duì)配電變壓器進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整，優(yōu)化電能質(zhì)量[2]。

1 補(bǔ)償裝置簡介

1.1 功能簡介

配電變壓器三相不平衡補(bǔ)償裝置采用實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集和動(dòng)態(tài)跟蹤技術(shù)，實(shí)時(shí)監(jiān)控臺(tái)區(qū)電壓、電流，對(duì)臺(tái)區(qū)三相負(fù)荷不平衡、諧波、無功進(jìn)行快速連續(xù)的補(bǔ)償調(diào)整[3-4]。從而能夠顯著改善電網(wǎng)的電能質(zhì)量，提高功率因數(shù)，治理三相不平衡，同時(shí)能夠有效消除電壓閃變和波動(dòng)，抑制諧波污染。

1.2 應(yīng)用范圍

配電變壓器三相不平衡補(bǔ)償裝置，采用模塊化安裝，可安裝于不同容量的柱上變、箱變、配電室變壓器低壓出口側(cè)或低壓干線末端。

2 安裝及檢測方法

2.1 安裝方法

配電變壓器三相不平衡補(bǔ)償裝置一次回路通過A、B、C、N3根相線和1根零線并入配電變壓器低壓側(cè)；二次回路通過CT采集A、B、C三相電流大小。每臺(tái)裝置共需一次線4根、二次線三相6根。接線示意圖如圖1所示。

裝置內(nèi)部是由電力電子器件構(gòu)成的主電路，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)三相不平衡時(shí)，裝置吸收系統(tǒng)的交流電流進(jìn)行整流，再逆變成交流補(bǔ)償系統(tǒng)，達(dá)到重載相電流減小、輕載相電流增大，系統(tǒng)三相平衡的效果。

圖1 裝置接線原理示意圖

2.2 檢測方法及范圍

配電變壓器三相不平衡補(bǔ)償裝置能實(shí)時(shí)測量配電變壓器的實(shí)際參數(shù)，如電壓、電流、功率、功率消耗、不平衡和閃變、諧波和間諧波、瞬變、中斷、快速電壓變化，準(zhǔn)確度等級(jí)達(dá)到0.1級(jí)。能對(duì)系統(tǒng)電壓波動(dòng)、閃變及電壓的三相不平衡度進(jìn)行檢測，幫助定位、預(yù)測、防止和排除三相和單相配電系統(tǒng)的故障。

3 實(shí)例分析

3.1 試驗(yàn)臺(tái)區(qū)配置情況

本文試驗(yàn)臺(tái)區(qū)選取國網(wǎng)太原供電公司興南3號(hào)配電室1號(hào)變臺(tái)區(qū)，該臺(tái)區(qū)試驗(yàn)前近1個(gè)月全天平均負(fù)載率約40%、最大不平衡度分別為40%、50%。

該臺(tái)區(qū)共有16路支線，有9路支線帶有負(fù)荷，負(fù)荷性質(zhì)以居民與底商為主。臺(tái)區(qū)共安裝了3臺(tái)裝置，分別用于治理變壓器出口、2號(hào)環(huán)網(wǎng)柜、3號(hào)環(huán)網(wǎng)柜支線三相電流不平衡、諧波問題。該變壓器型號(hào)為：S9-500/10，低壓臺(tái)區(qū)表CT變比為1 500/5。

表1 試驗(yàn)臺(tái)區(qū)運(yùn)行監(jiān)測三相不平衡度數(shù)據(jù)

3.2 裝置投退前后三相不平衡度變化情況

表1為安裝補(bǔ)償裝置后，運(yùn)行監(jiān)測到的三相不平衡度數(shù)據(jù)。由表1數(shù)據(jù)可知，裝置退運(yùn)時(shí)最大三相不平衡度均值為39.92%，投運(yùn)時(shí)為1.71%；裝置退運(yùn)時(shí)全時(shí)段平均三相不平衡度為22.08%，裝置投運(yùn)時(shí)為1.09%。裝置投運(yùn)后三相不平衡度大幅降低。

3.3 裝置投退前后配電變壓器零序電流變化情況

表2為試驗(yàn)臺(tái)區(qū)運(yùn)行期間全天平均零序電流數(shù)據(jù)，由表2數(shù)據(jù)可知，裝置退運(yùn)時(shí)均值為89.35 A，裝置投運(yùn)時(shí)均值為22.92 A。裝置投運(yùn)后零序電流大幅減小。

表2 試驗(yàn)臺(tái)區(qū)運(yùn)行監(jiān)測零序電流數(shù)據(jù)

3.4 裝置投退前后諧波變化情況

表3為試驗(yàn)臺(tái)區(qū)運(yùn)行期間諧波監(jiān)測情況。由表3數(shù)據(jù)可知，裝置投運(yùn)后三相電壓總諧波畸變率由6.3%、5.6%、5.7%分別降為2.7%、2.3%、2.4%；三相電流總諧波畸變率由8.2%、9.5%、7.8%分別降為3.2%、2.2%、2.6%，3次諧波含量由35.3 A降低到11.1 A；5次諧波含量由20.8 A降低到1.8 A。投運(yùn)后系統(tǒng)諧波含量明顯降低。

表3 裝置投退前后電壓、電流諧波變化情況

3.5 裝置投退前后功率因數(shù)變化情況

裝置投退前后功率因數(shù)變化較小，裝置退出時(shí)功率因數(shù)平均值為0.971 6，投運(yùn)后為0.976 9，說明該裝置對(duì)功率因數(shù)有一定程度提升，但不明顯。這是因?yàn)樽兣_(tái)負(fù)荷為居民與底商，功率因數(shù)在安裝裝置前就比較高。

4 結(jié)束語

針對(duì)傳統(tǒng)配電變壓器三相不平衡人工調(diào)負(fù)荷方式，需要變臺(tái)停電，運(yùn)維成本大且只能解決當(dāng)前負(fù)荷情況下的三相不平衡狀態(tài)，不能做到全時(shí)段調(diào)整的弊端，配電變壓器三相不平衡補(bǔ)償裝置新技術(shù)，采用實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集和動(dòng)態(tài)跟蹤技術(shù)，實(shí)時(shí)監(jiān)控臺(tái)區(qū)電壓、電流，對(duì)臺(tái)區(qū)三相負(fù)荷不平衡、諧波、無功進(jìn)行快速連續(xù)的補(bǔ)償調(diào)整。從而顯著地改善電網(wǎng)的電能質(zhì)量，提高功率因數(shù)、治理三相不平衡、消除電壓閃變和波動(dòng)、抑制諧波污染。

[1] 楊云龍，王鳳清.配電變壓器三相不平衡運(yùn)行帶來的附加損耗、電壓偏差及補(bǔ)償方法 [J].電網(wǎng)技術(shù)，2004，28(8)：73-76.

[2] 范斌，孟文博，徐正光.三相非對(duì)稱系統(tǒng)對(duì)稱化補(bǔ)償?shù)难芯縖J].微計(jì)算機(jī)信息，2007，23(19)：294-295.

[3] 王煥，王永強(qiáng).低壓無功補(bǔ)償裝置的探討 [J].電氣制造，2008(12)：60-62.

[4] 張永軍，孟文博，趙積春，等.三相不平衡與無功功率綜合補(bǔ)償系統(tǒng)的研究 [J].電工技術(shù)雜志，2004(12)：63-65.

Research on the Application of Three-phase Unbalance Regulation Technology for Distribution Transformer

LIU Jie1,LI Peiyu2
（1.State Grid Taiyuan Power Supply Company,Taiyuan,Shanxi030012,China; 2.Shanxi Kedian Power Design Co.,Ltd.,Taiyuan,Shanxi030001,China）

Three-phase unbalanced operation of distribution transformer can't be avoided in the actual production.Dynamic regulation is of great significance to reduce the loss of distribution network and improve the power quality of distribution network.This paper analyzes the advantages and characteristics of the distribution transformer unbalance compensation device.This new technology is applied in Taiyuan Power Supply Company to do an experimental study,and according to the actual operation data,the feasibility of the compensation technologyis analyzed objectivelyand the superiorityofthe newtechnologyis fullyproved.

three-phase unbalance ofdistribution transformer;power system;reactive power compensation

TM761

B

1671-0320（2017）04-0032-03

2017-05-08，

2017-05-22

柳 杰（1987），男，山西和順人，2012年畢業(yè)于西南交通大學(xué)電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化專業(yè)，碩士，工程師，從事配電網(wǎng)運(yùn)維管理等工作；

李沛彧（1994），女，山西太原人，2016年畢業(yè)于山西大學(xué)高電壓技術(shù)專業(yè)，從事電力系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)等工作。