配网低电压及三相不平衡综合解决方案.docx

配电网低电压及三相不平衡综合解决方案一、背景随着城镇和农村经济的快速发展，电能需求快速增长，新农村城镇化建设进程的不断加快，特别是“家电下乡”等系列思农政策的实施，城镇、农村用电量和用电负荷日并益攀升，电力需求与日俱增特别是在用电高峰的夏季和冬季的春节期间，许多小城镇和农村己经出现了空调、冰箱、洗衣机等家用电器“想买不敢买”、“买了不敢用”、“用了也没用”的尴尬现象.同时近年来许多农民工回乡创业,开办了服装缝纫、农产品加工等各种小型化家庭加工厂，使得小城镇和农村用电负荷骤增，城镇和农网中配电低压线路中无功治理不理想、谐波电流含量日益增大、三相负载不平衡情况严重、电缆过长、配电容量严重超载，这些都导致了配网低电压问题十分严重，制约了城镇和农村经济的发展。国网也专门针对低电压治理发通知，明确治理技术原则和治理方案“<<国网运检部关于开fVV国网运检部关于印一<<配网低电压”治展低电压”相关运维发配网"低电压"治理理典型示范>>管理问鹿专项排查治理技术原则的通知>>工作的通知：.t2014.12.312015.1.192015.1.21图1“低电压”治理历程二、配电网及农网低电压原因分析根据配电网和农网的特点，低电压主要原因为以下几个方面.一是配电网和农网中三相负我不平衡情况严重，经常会出现雎相负荷容量超出配电变压罂容量，而另外两相为轻载的情况，从而导致单相电压偏低。二是配电网和农网中无功补偿普及率不离，即使应用电力电容器也因为谐波等问题导致电容器易损坏，无法正常投运，同时电容器还存在补偿精度不高，响应速度不够的问网，最终无功功率过大导致电压偏低。是配电网和农网中经常有输电线路过长，导致末端压降偏大，电压偏低的情况。四是配电网和农网中低电压监测手段不完善，因无配网自动化设备，不能实时监测配电变压器的电压、电流、有功、无功等运行数据，从而无法更合理的规划配变方案。五是随着配电网和农网中各种智能家用电器和小型家庭加工厂非线性负数的使用增多，谐波电流对电网低电压的影响也不容忽视。三、配电网及农网低电压治理对策逐条分析上述引起低电压现象的原因，我们得出这样的处理方法：3.1 三相负载不平衡针对三相负载不平衡现象.处理方案为：在配电台区，变压落低质侧母线上并联三相不平衡治理装置，装置治理原理如下图，采用外部电力互感器CT实时采样负我电流，并将负载电流信号传递给内部DSP,I)SP通过分析判定是否处于平衡状态，并计兑出各相平衡所需的电流值，驱动IGBT动作，将电流从电流大的相转移至电流小的相，以达到三相电流平衡，如下图中,将5A的电流由C相通过装置转移到A相，最终实现湘电流平衡(均为IoAM3.2 无功补偿普及率不高无功补偿不到位，会致使线路中电流同比增大，从而导致末端电压降低。处理方案为：在低压侧线路上并联混合式无功补偿装置，对线路无功功率进行补偿，保证功率因数，避免由功率因数过低而导致的低电压现象。目前常用的无功补偿设备为直接并联电容器或采用接触器、复合开关或晶闸管等方式投切电容涔与电抗潜进行无功补偿，改善系统的电压水平和负荷的功率因数，但此种方式无法跟上负荷的快速变化，同时因为每组投切的电容器组容量固定，所以只能阶梯式投切无功补偿容垃，补偿精度差，无法提供较好的补偿效果.近几年全新的静止无功发生器(SVG)开始逐渐的进入无功补偿领域，SVG采用全控型电力电子器件（多为IGBT）组成的桥式变流港来进行动态无功补偿，由于IGBT的开关频率很高（可达几十kHz）,所以SYG可以快速对无功负载进行补偿，同时可以达到非常卷的补偿精度，但目前由于技术、工艺及元器件的限制，大容量SVG的成本卜分昂贵，无法满足普通无功补偌用户的需求，进而限制了SYG的大规模推广。根据现状,引用混合式动态无功补偿装置，它采用静止无功发生器SVG与投切型电容器/电抗器结合的配置方案，可根据现场用户的实际需求实施不同方式的无功补偿方案，达到价格和效果的最佳组合。如下图所示：P电MIIFI接点电说IyMfr½ft¥祝各式M色无动M假装IK图3混合式动态无助补偿装附原理布点原则：布置在重点负载或会大量产生无功功率的负载附近，并联于该负载线路上,此方式适用于特殊负载，补偿效果及优，但由于这种负载分散，该补偿方式只能承担该负载所在线路的无功补偿任务,而对于同母线其他线路的无功功率起不到补偿效果,成本较高。跟随IOkV-38Oy变压器，配置在380V母线上靠近变压器端，此方式为站端集中补偿形式，对比第种方式，优点在于补偿效果较为适中、实施成本较低。3.3 输电线路过长输电线路过长分为两种情况：笫一，IOkV380Y变压器处于线路远端，远离35kV-10kV变乐器：第二，部分负载处于线路远端,远离IOkY-380V变质器。针对第一种情况，通常的处理方法为在IOkVT80V变压器低压母线侧串联机械式稔压器,根据实时监测反馈的电压情况，采用控制器进行检压调节。针对第二种情况，通常的处理方法为在靠近负载端的戏路中串联机械式稳压器进行调压。布点原则：布置在Iokv-380V变压涔低压母线侧，用于治理IOkV线路过远而导致的低电压现象。布置在负载线路上且罪近负载侧，用于治理380Y线路过远而导致的低电压现象。配电期8图4稳压器选点3.4 配电网和农网中低电压Iw1.手段不完善此情况依赖F安装电压监测仪等监测设备，通过电网合理规划从而避免低电压情况，需要宏观调控，在此不做详述。3.5 谐波现代化社会中，工业和民用领域的整流涔、变频器、UPS、电梯、计算机设备、办公设备、各种家用电错的大员使用所造成的谐波问题越来越严重，并引发系列安全性问题，引起供电部门、建筑商和普通用户的高度重视。这些非线性负我会产生大员的谐波电流并注入到电网中，使电网电压产生畸变，这种谐波对电网的“污染”会对电网和用户产生严筑的危害。另外，冲击性、波动性负载，如电焊机、电弧炉等在运行中不仅会产生大显:高次谐波，而I1.造成电压波动、闪变和三相不平衡等电能质量问题,危害电网和用户的设着安全.目前，谐波问题已经成为出现范围最广，危击非常严强的电能质地问题，通常的处理方法为将有源电力滤波落并联在电网中，实时检测电网中的谐波，通过变流器产生.反相的补偿电流，动态滤除电网中的谐波,且有源电力泄波器运行不受电网结构和负载类型的影响，不会与系统发生谐振，能完美的实现各种负载的谐波治理。布点原则：有源泄波器的布点原则类似于无功补偿，且有源港波器版备静态无动发牛.器的功能，可以配合电容器实现无功补偿功能，但由于价格较高，通常跟随IokV-380丫变压器,并联于变压器低压他母线上。3.6 布点一览基于现状，考虑到成本及效果，推荐采用以下低电压治理布点原则进行布点：（治理装置全部安装在380V/220V线路上）表1低电压治理装比布点一览安装点三和不平衡调节无助补偿治理谐波治理机械式稳压器IOkV戏路近端的IOkV380V变质器可选可选可选/IOkY线路远玷的IOkV380Y变味可选可选可选可选特殊负战/可选/38。V远端负我/可选备注：以上可选项均根据安装点引起低电E的实际版因进行选择安装,四、配电网低电压及三相不平衡综合解决方案依据以上配电网和农网低电压原因,同时考虑到应用成本,安装空间等问题.我公司推出一种同时解决:相负载不平衡、无功功率、谐波、线路压降、配网监控等问题的综合解决方案，此种方案由CSG-2000型综合电能质量治理装置、电力电容器和机械式稳压器、无线通信模块四部分组成。此方案同时可以解决以上五种导致低电压的问题，各部分功能协调工作,根据现场具体情况自动决定采用哪种补偿方式来最优解决低电压问题，同时可以将现场电网运行数据通过无线模块传送至主站监控端.图5低电压及，.相不平衡综合解决方案示意图此综合解决方案中各功能模块也可以根据现场实际需求和用户需求进行配置，例如：如果只需进行三相不平衡补偿、无功补偿和谐波补偿，只选择CSG-2000型电能质量综合治理装置即可：无线通信模块也可以根据具体应用选择是否配置,同时此种解决方案也与国网发文通知的技术原则相符。国家电网公司部门文件运检三(2015)7号国网运检部关于印发配网“低电压”治理技术原则的通知第五章工程治理5.4配变台区“低电压”治理5.4.8 对于出口电流不平衡度超过1柒、负我率大于60%且通过管理措施难以调整的配变分区，可加装I：相不平硒动调节装置./5.4.9 对于低压谐波、电压闪变、无功补偿容做a多种因素导致的“低电乐”问题，可配一低压静止无功发'H器(SVG).五、电能质综合治理装Jt5.1 装置概述CSG2000型电能质忸综合治理装置应用目前最先进的电力电子技术和自动控制技术，不同于传统的电容器、电抗器的无源方案，使用有源方案综合性解决电网谐波、无功、三相负我不平衡等电能质量问题“CSG-2000型电能质量综合治理装置并联在电网中，实时检测电网中的谐波、无功和三相负载不平衡电流,通过相应的算法分析系统正序,零序，负序电流分量大小,通过与设定的调节目标值比较，控制IGBT的开关，从而控制系统各相补偿电流的输出，最终使系统各相电流均衡，中性线基本没有电流，装当还可以计算出系统的谐波电流和无功电流将谐波与无功电流作为补偿电流之实现谐波滤除和无功补偿的功能。5.2 依据标准JG/T417建筑电气用并联有源电力滤波装置GB4208外壳防护等级（IP代码）GB/T14549电能质用公用电网谐波GB/T15945电能质量电力系统频率偏差GB/T12325电能质量供电电压偏差GB/T15543电能脑是：相电压不平衡GB/T12326电能质量电压波动与闪变GB/T18481电能质量暂时过电压和瞬态过电压GB/T3859.1半导体变流器基本耍求的规定GB/T3859.2半导体变流器应用导则GB/T13422半导体电力变流涔电气试验方法GB/T17626.2静电放电抗扰度试验GB/T17626.3射频电磁场辐射抗扰度试脸GB/T17626.4电快速瞬变脉冲群抗扰度试验GB/T17626.5浪涌（冲击）抗扰度试验1./T1053电能质量技术监督规程JB/T2436.1导线用铜压接端头第1部分：0.56.0平方亳米导线用铜压接端头JB/T2436.2导线用侧压接端头第2部分：10300平方亮米导线用铜用接端头5.3 主要特色采用电力电了技术，有源、高精度、快速发出件种补偿电流：多种补偿模式（谐波、无功、一相不平衡、电容器投切控制,机械式稳压模块控制），可同时进行上述五种补偿，并可根据设置的参数确定前三种补偿容量的比例，全面解决现场各种电能质量问题：额度容量内可何时港除2'50次的谐波，也可根据设置戒除2'50次内特定次数谐波. 额定容量内补偌后系统功率因数大于0.98； 额度容量内补偿后系统三相有动电流不平衡度小于5%： 采用无功储备控制方案，电能质很综合治理装置快速改变其自身输出以应付系统的暂态无功扰动，提裔系统动态性能，当扰动导致系统进入新的稳定工作点时，由电能质批粽合治理装置投入电容器组再次输出无功，承担电能质量综合治理装置卸卜的无功负荷，电能质量综合治理装置自身的动态无功容量得以储备,以应付新的扰动： 自动限流功能，不会发生过我： 响应速度快、可控性高、能跟踪补偿备次谐波、动态产生负荷所需变化的谐波电流： 模块化设计，多种安装方式，可多机并联运行，最大限度满足实际需求： 无论是谐波港除、无功补俗还是三相不平衡补偿，电能质量综合治理装区都可以根据系统谐波员、无功、三相不平衡动态变化，不会出现过补偿问题： 采用综合电压补偿方案，当检测到电压超出设定范围后，根据无功功率、三相电流不平衡度、谐波情况，优先应用电能质量粽合治理装置和电力电容器进行相应的补偿，如上述几种补偿方式均无法解决电压问题，则控制机械稳压器对电压进行稳定，此种方案可以最低限度减少机械稳压器的动作频率，大幅度提高机I或稳压器的工作寿命。5.4 CSG-2000型电能质量综合治理装量规格型号科大智能电,征顺城徐介泊珅粒发单机型号说明CSG-2000型单机容量：5OA12OA例如：CSG-2OOO"OO44蕈6表示CSG-2OOO系方庐品中100安谑硒，为400V电压等级，3相4线制接入模式，G为整柜式安袋方式.型号CSG-2000/050CsG-2000/100CSG-2000/120谐波额定补偿电流50A100A120A不平衡或无功补偿电流75A150A170A组合方式模块并联模块并联模块并联冷却模式强迫风冷强迫风冷强迫风冷噪音指标<50db<50db<55db固定方式机架/壁挂机架/壁挂机架/壁挂尺寸mm宽X深X商300×500×600320X550X650350X600X700防护等级IP20或定制IP20诚定制IP20或定制5.5 性能数项目技术指标输入工作电压（V）：380±15%工作频率（Hz）：50±2%性能指标越波能力<5%TH1.）I（颔定容垃）补偿后系统功率因数>0.98（额定容量）三相不平衡补偿能力<5%（额定容豉）沌波范树250次谐波，消除全部或选定次数的谐波全响应时间10ms快速响应时间1BS过毂保护自动限流在100%额定输出显示、操作与控制显示界面液储屏显示状态电压/电流/谐波/无助/不平衡度等多种数据显示探作多种操作模式选多及启作/停止通信CAN.RS232RS485,Yodbus通信协议，USB等电容涔投切路数最大20路机械柩压器控制方式通信方式和DO输出方式环境条件环境温度-20'45掇氏度存储温度-30、70摄氏度相对湿度最大95%,无凝徼海拔高度海拔1500米以下CSG-2000型电能质量综合治理装置.图片及外形尺寸（100A为例）MM乙I'1.SB图6电能顷瓶统合治理装五尺寸图（100A）图7电能旗跟绘合治理装置户内柜图六、配电网电能综合质1:治理的案例及分析配电网中无功功率、三相负载不平衡和谐波等电能质地的治理，不但能解决低电压问题,同时还可以在节能降耗、提高设备寿命等方面起到很大作用。6.1 三相不平衡治理案例江西省南昌市某小区配网中存在严!应三相不平衡负载情况，应用电能质量综合治理装置对此种情况进行了治理，现场安装图形和测试数据如卜丁图8现场照片电能质量综合治理装巴启动前线路的三相有功功率情况见下图，三相有功功率在2015-9-2018:30分的数据中三相不平衡度达到32.3%s图9原始数据电能质量综合治理装置启动后线路的三相有功功率情况见卜图，三相有功功率在经过:相不平衡治理，使得：.相电流得以平衡，避免在某些特定情况下，由于：相不平衡而导致低电压的状况发生。此方案主要针对三相不平衡治理，需治理电流约50八，选用公司最小容量75八的三相不平衡治理装置，治理设备成本3万余元。6.2 无功补偿治理案例电能质量综合治理装置在某采油J.的应用案例，应用现场为台100KYA变质器，变用器出线接3台2030KW游梁式抽油机,每台抽油机控制箱内己安装固定电容留组进行无功补偿,现场对电能质量综合治理装置在变压器下面的集中无功补偿与每台游梁式抽油机控制箱内电容器就地补偿进行了补偿效果对比，对比如下图（说明：因游梁式抽油机存在“倒发电”的情况，所以功率因数有负数出现）：I-U4育夕.g4匕-3H>-i¾IIH,B1.JJ1.11J1.,.11:、,IznIJTZrWWwWVV1H1.1.HIrMVv丽V和图12电能质星踪合治理奘丸投运与未投话,系统功率因数对比（原捽制箱电容满切除）图13原捽制箱电容器补偿与电能所也综合治理装置补偿后系统无功功率对比卜巴4玉冬外CmPW大-GMPWtHWOi工I1.ii1.1fzPWTTYT"二，*"3PT"3rrrTiIW亍，图原控制箱电容器补偿与电能而出嫁合治理装汽讣偿后系统功率因数对比可以看出，经过电能质量综合治理装置治理后，该线路的功率因数得到了大幅度的提升,从而避免/在某些特定情况下，由无功补偿不合理而导致低电压的状况发生.根据现场情况，本项目采用30kVur的SVG加相应电容器进行无功补偿治理，采用室内屏柜组屏形式，治理设备成本约2万5千余元。6.3 稔压卷治理案例以山东某所低电压改造项目为例，该项目地处农村地区，因供电半径过长而造成低电压。变乐器空载时，末端电压超过了255V：用电高峰时，末端电压低至1551.通过安装低乐线路调压器（容量IOkVa,后接16户用户），可以抬升末端用户的电压至200Y以上,提高末端电压的合格率。本方案采用稳压器进行直接调压，治理设备成本约1.5万余元。图15现场安装照片七、配电网低电压及三相不平衡综合解决方案效益分析配电网低电压综合治理客户关注： 治理三相负载电流不平衡导致的单相电压偏低，甚至变压器烧毁： 治理无功功率或谐波造成电网电压偏低： 治理输电线路过长导致的电压偏低： 提供配电变压器功率因数： 避免谐波和无功冲击对电网的影响： 避免谐波对用电设备的影响： 避免三相负载不平衡导致的三相电压不平衡对电机等用电设备的损坏: 避免无功功率、谐波电流、三相不平衡电流造成的电网额外线损；客户收益： 电压达标，用电设备正常工作： 消除谐波、三相负载不平衡对用电设备的影响； 保障配电变压器功率因数达标： 确保用电安全，避免用电设符损坏，以保证安全生产： 避免谐波电流和无功功率产生的变压器和供电线路损耗，设备使用寿命长； 降低电网损耗，降低生产成本。八、配电网低电压及三相不平衡治理等考单价根据现场实际情况及湎求,选用不同功能的组件,实现定制的低电压及M1.不平衡治理,以下为报价仅供会考.部件规格价格备注柜体组屏柜8000元/面室外柜5000元/面三相不平衡治理袋置75A22500元/只无谐波治理需求.具有无功和三相不平衡治理150A36000元/只175A38500元/只有源波波渊APF50A22500元/只谐波治理需求100A36000元/只120A38400元/只静态无功补悌装HSVG30kVarI-MOO元/只批球：大于1。台小于80台50kVar20000元/只IODkVar35000元/只电容港12元ZkVar国产秘压器100OO元60kI左右投切开关品闸管形式100o元配合无功补借控制S对电容器进行投切计数器形式300元