組合式智能型配電變壓器在農(nóng)網(wǎng)中的應(yīng)用

摘 要：通過對(duì)農(nóng)村配電臺(tái)區(qū)的運(yùn)行管理現(xiàn)狀調(diào)查，農(nóng)村配電臺(tái)區(qū)普遍存在電壓合格率低、自動(dòng)化程度低、供電不可靠 、運(yùn)行損耗過高等問題。針對(duì)這些問題，提出運(yùn)用組合式智能型配電變壓器改善農(nóng)村配電臺(tái)區(qū)的運(yùn)行管理水平，在實(shí)習(xí)單位的支持下進(jìn)行了應(yīng)用，取得了良好的效果。

關(guān)鍵詞：智能型配電變壓器； 基層農(nóng)村； 應(yīng)用

1 農(nóng)村配電臺(tái)區(qū)現(xiàn)狀

1.1 電壓合格率低

農(nóng)網(wǎng)末端用戶距變電站遠(yuǎn)，電壓低，設(shè)備無法正常運(yùn)行，為兼顧末端負(fù)荷，需調(diào)高變電站出口電壓，致首端電壓輕載時(shí)過高，用電設(shè)備壽命縮短，且配變損耗大幅增加。用戶投訴率據(jù)高不下。

1.2 自動(dòng)化程度低

農(nóng)網(wǎng)大部分地區(qū)沒有售電、調(diào)度、監(jiān)控管理后臺(tái)和相應(yīng)的通訊設(shè)備，抄表、負(fù)荷監(jiān)測(cè)、控制仍然完全依賴人工，效率低，效益差。

1.3 不平衡電流高

低壓配變?nèi)嘤泄ω?fù)荷不平衡現(xiàn)象普遍存在，不平衡電流會(huì)降低變壓器出力。不平衡電流會(huì)增加線路及變壓器銅損，在極限的情況下，銅損會(huì)增加3倍。另外空載損耗過高，無功補(bǔ)償效果差也是當(dāng)前配電臺(tái)區(qū)存在的弊端。

2 農(nóng)村配電臺(tái)區(qū)的問題

2.1 低電壓的危害

（1）燒毀電動(dòng)機(jī)。電壓過低超過10%，將使電動(dòng)機(jī)電流增大，線圈溫度升高嚴(yán)重時(shí)甚至燒損電動(dòng)機(jī)；（2）增大線損。在輸送一定電力時(shí)，電壓降低，電流相應(yīng)增大，引線損增大。（3）降低送、變電設(shè)備能力。由于電壓降低，相應(yīng)降低線路輸送極限容量，因而降低了穩(wěn)定性，電壓過低可能發(fā)生電壓崩潰事故。

2.2 電壓過高的危害

（1）對(duì)配變本身的影響。電壓過高引起鐵芯磁通密度增加，嚴(yán)重時(shí)鐵芯飽和（尤其是質(zhì)量差的配變），配變損耗急劇增加，引起諧振，產(chǎn)生諧波，影響其它用電設(shè)備；（2）對(duì)用電設(shè)備的影響電壓過高會(huì)導(dǎo)致大部分的用電設(shè)備壽命大幅縮短，并造成損耗增加。如電壓升高10%，白熾燈的使用壽命壽命減少約70%。

2.3 配電變壓器保護(hù)可靠性低

傳統(tǒng)配電臺(tái)區(qū)一般僅有熔絲保護(hù)，普通開關(guān)一般為100/200/300A或200/400/600A三檔保護(hù)；保護(hù)不精確，常引起越級(jí)跳閘，大面積停電。

2.4 無功補(bǔ)償裝置簡(jiǎn)陋

（1）控制器：通常使用的控制器僅檢測(cè)線電壓和一相電流，以功率因數(shù)為投切依據(jù)，易造成單相的過補(bǔ)和欠補(bǔ)償，輕載時(shí)更會(huì)出現(xiàn)投切振蕩，加劇了農(nóng)村電壓不穩(wěn)定的狀況，損壞投切開關(guān)和其它用電設(shè)備；（2）投切開關(guān)：投切開關(guān)一般采用CJ19接觸器，正常運(yùn)行需要電保持，也是耗能器件，并且體積大，成本高，投切時(shí)有涌流，不能頻繁投切，不宜細(xì)致分組；（3）分級(jí)少：如200kVA臺(tái)區(qū)常規(guī)按60kvar補(bǔ)償容量分3級(jí)配置，單只電容器容量20kvar，對(duì)于20kvar以下的無功負(fù)荷無法補(bǔ)償，僅此一項(xiàng)變壓器20年壽命期內(nèi)多損耗31.5萬度電能（無功經(jīng)濟(jì)當(dāng)量0.09，依據(jù)GB12497）。

3 農(nóng)村配電臺(tái)區(qū)問題解決方案

農(nóng)網(wǎng)特殊的供電環(huán)境更需要自動(dòng)化的管理手段，農(nóng)網(wǎng)對(duì)自動(dòng)化管理手段的需求更為迫切。通過對(duì)各種電氣設(shè)備調(diào)查，設(shè)備一種正在研制的新型配電設(shè)備——組合式、智能型配電變壓器，能夠解決農(nóng)村配電臺(tái)區(qū)存在的問題，將基層供電所人員從繁雜的勞動(dòng)解放出來。我們與研制生產(chǎn)單位協(xié)商，將組合式、智能型配電變壓器應(yīng)用到農(nóng)網(wǎng)中進(jìn)行試驗(yàn)。

4 組合式、智能型配電變壓器的特點(diǎn)組成和功能

（1）智能型配電變壓器特點(diǎn)。高度集成小型化結(jié)構(gòu)：常規(guī)變壓器+ 調(diào)壓開關(guān)+ 調(diào)容開關(guān)+負(fù)控開關(guān) +無功補(bǔ)償裝置 +監(jiān)測(cè)終端+無線模塊=智能變壓器。具有自動(dòng)調(diào)容、自動(dòng)調(diào)壓、遠(yuǎn)程控制、無功精細(xì)補(bǔ)償兼有有功不平衡調(diào)節(jié)功能；（2）智能型配電變壓器組成。由智能變壓器本體（高壓瓷套、電流互感器、調(diào)壓調(diào)容負(fù)荷控制組合開關(guān)、變壓器線圈）、36級(jí)精細(xì)補(bǔ)償單元、智能控制單元和高壓計(jì)量裝置組合而成；（3）智能型配電變壓器使用場(chǎng)合。農(nóng)村電網(wǎng)200kVA及以下配電臺(tái)區(qū)；（4）智能型配電變壓器功能。1）自動(dòng)調(diào)壓?？蓜?dòng)態(tài)配合變電站主變調(diào)壓，配電臺(tái)區(qū)自動(dòng)調(diào)壓；實(shí)現(xiàn)變電站、線路和臺(tái)區(qū)無功補(bǔ)償輔助調(diào)壓的電壓三級(jí)聯(lián)調(diào)，解決電壓不穩(wěn)定的問題。2）自動(dòng)調(diào)容。負(fù)荷低谷期自動(dòng)調(diào)至小容量檔降低變壓器損耗。僅調(diào)容一項(xiàng)，與S11變壓器相比，單臺(tái)200kVA變壓器年節(jié)能5648kW.h，變壓器20年壽命期內(nèi)節(jié)能11.3萬kW.h，節(jié)能效果非常顯著。3）36級(jí)精細(xì)化無功補(bǔ)償兼有三相有功不平衡調(diào)節(jié)。智能型配電變壓器控制補(bǔ)償單元將電容器精細(xì)分組至36級(jí)，每級(jí)容量2kvar，依據(jù)在“相線與相線之間跨接電容可以轉(zhuǎn)移有功的原理”，通過恰當(dāng)?shù)卦诓煌嚅g接入不同數(shù)量電容器的方法，不但可以將三相的功率因數(shù)均補(bǔ)償?shù)?.95以上，而且可以將變壓器三相有功不平衡度校正到5%以內(nèi)，解決了變壓器三相負(fù)荷不平衡問題。4）饋線自動(dòng)化運(yùn)行，精確定位自動(dòng)隔離故障，減少停電面積，縮短停電時(shí)間，提高供電可靠性。

5 智能變后臺(tái)管理的主要功能

（1）遠(yuǎn)程可控。無線“四遙”：支持電動(dòng)操作，并可通過藍(lán)牙掌上機(jī)、手機(jī)或后臺(tái)軟件遙控停送電、查看裝置運(yùn)行數(shù)據(jù)，查看和修改定值。

（2）遠(yuǎn)程售電。配置遠(yuǎn)程管理終端，通過GPRS無線網(wǎng)絡(luò)，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程預(yù)付費(fèi)用電管理功能，遠(yuǎn)程售電，電費(fèi)用完自動(dòng)斷電。

（3）全網(wǎng)無功優(yōu)化，提高電壓質(zhì)量，增加電網(wǎng)輸送能力，顯著節(jié)能降損。

（4）綜合用電管理，遠(yuǎn)程負(fù)控，配電監(jiān)測(cè)，異常用電報(bào)警等。

6 應(yīng)用效果檢查

（1）提高供電質(zhì)量：1）智能型配電變壓器自動(dòng)調(diào)壓穩(wěn)定末端供電電壓；末端供電電壓由原來的170V提高到205V，得到了用戶的好評(píng)；2）管理系統(tǒng)調(diào)控調(diào)壓主變與各級(jí)無功補(bǔ)償裝置的運(yùn)行狀態(tài)實(shí)現(xiàn)“低電壓”治理三級(jí)聯(lián)調(diào)。

（2）提高電網(wǎng)和設(shè)備安全性：1）電網(wǎng)安全：通過智能配電臺(tái)區(qū)的投運(yùn)，完善并精確各級(jí)各類保護(hù)功能，確保電網(wǎng)運(yùn)行安全；2）用戶安全：特別適用末端用戶，精確保護(hù)防止越級(jí)跳閘， 智能配電臺(tái)區(qū)最大限度保護(hù)用戶設(shè)備安全運(yùn)行。

（3）顯著節(jié)能降損：1）智能型配電變壓器在負(fù)荷峰谷時(shí)期自動(dòng)調(diào)整容量以顯著降配變空載損耗；2）智能型配電變壓器調(diào)節(jié)三相有功不平衡負(fù)荷至平衡狀態(tài)以降低變壓器運(yùn)行損耗并延長(zhǎng)變壓器壽命。

作者簡(jiǎn)介：王柯（1993-），男，河南安陽人，本科，研究方向：電氣工程及自動(dòng)化。endprint