配網(wǎng)電能質(zhì)量的測(cè)試過(guò)程探究

張如昕,黃雪莜,陳申宇

（廣州供電局有限公司荔灣供電局，510150）

配網(wǎng)電能質(zhì)量的測(cè)試過(guò)程探究

張如昕,黃雪莜,陳申宇

（廣州供電局有限公司荔灣供電局，510150）

配電網(wǎng)由于供電線路長(zhǎng)，且供電網(wǎng)絡(luò)中即存在三相生產(chǎn)用電，也有單相生活負(fù)載，導(dǎo)致供電的質(zhì)量非常差，從而產(chǎn)生不利的后果。因此配網(wǎng)電能質(zhì)量的測(cè)試就顯得非常重要。筆者根據(jù)相關(guān)工作經(jīng)驗(yàn)，主要探析配網(wǎng)電能質(zhì)量的測(cè)試過(guò)程，供大家參考和借鑒。

配網(wǎng)電能質(zhì)量；測(cè)試過(guò)程

0 引言

三相不對(duì)稱運(yùn)行時(shí)，接線方式配電變壓器采用三鐵心結(jié)構(gòu)，其一次側(cè)無(wú)零序電流，二次側(cè)有零序電流，因此二次側(cè)的電流全是勵(lì)磁電流，產(chǎn)生的零序磁通不能在鐵心閉合，需通過(guò)油箱壁閉合，從而在鐵箱等附件中發(fā)熱產(chǎn)生鐵損，導(dǎo)致局部發(fā)熱嚴(yán)重，大大增加了變壓器的損耗，降低了變壓器的使用壽命。

1 供電質(zhì)量差會(huì)造成的問(wèn)題

當(dāng)配電網(wǎng)供電質(zhì)量差時(shí)，會(huì)存在以下問(wèn)題：無(wú)功電流在電網(wǎng)中的流動(dòng)會(huì)導(dǎo)致線路損耗增大；無(wú)功電流在供電線路上產(chǎn)生的無(wú)功電壓降，導(dǎo)致用戶側(cè)電壓跌落嚴(yán)重致使用電設(shè)備的實(shí)際輸出功率大大降低； 無(wú)功電流增加了配電變壓器的無(wú)功容量，致使配電變壓器的有功輸出容量降低，即降低配電變壓器的利用率；諧波污染則會(huì)致使配電變壓器的損耗和供電線路的附加損耗增大，同時(shí)影響繼電保護(hù)裝置和電能計(jì)量裝置的正常使用；三相不平衡產(chǎn)生零序電流，增加中性線線路損耗，中性線產(chǎn)生壓降，從而導(dǎo)致中性點(diǎn)漂移，致使各相相電壓發(fā)生變化，負(fù)載重的一相電壓降低，而負(fù)載輕的一相電壓升高，影響用電設(shè)備的安全運(yùn)行； 三相不平衡致使配電變壓器出力減少，配變的最大允許出力要受到每相額定容量的限制，當(dāng)配電變壓器處于三相負(fù)載不平衡工況下運(yùn)行，負(fù)載輕的一相就有富余容量，從而使配電變壓器的出力減少；三相不平衡致使配電變壓器鐵芯中將產(chǎn)生零序磁通。(高壓側(cè)沒(méi)有零序電流)這迫使零序磁通只能以油箱壁及鋼構(gòu)件作為通道通過(guò)，而鋼構(gòu)件的導(dǎo)磁率較低，零序電流通過(guò)鋼構(gòu)件時(shí)，即要產(chǎn)生磁滯和渦流損耗，從而使配變的鋼構(gòu)件局部溫度升高發(fā)熱。配電變壓器的繞組絕緣因過(guò)熱而加快老化，導(dǎo)致設(shè)備壽命降低。

2 傳統(tǒng)補(bǔ)償情況的缺點(diǎn)

傳統(tǒng)的補(bǔ)償方式采用電容器作為補(bǔ)償元件，存在以下缺點(diǎn)：容量固定，對(duì)于動(dòng)態(tài)變化的無(wú)功功率經(jīng)常過(guò)補(bǔ)償或者欠補(bǔ)償；投入時(shí)的過(guò)電流很大，退出后放電時(shí)間很長(zhǎng)，對(duì)開關(guān)、變壓器等設(shè)備影響很大；無(wú)功出力隨電壓降低而減少，對(duì)維持電網(wǎng)電壓穩(wěn)定起不到支撐作用；容易與變壓器繞組的漏電抗串聯(lián)后對(duì)諧波造成諧振，造成電容器和變壓器損壞；電容器補(bǔ)償裝置的功能單一，對(duì)于諧波和三相不平衡無(wú)能為力，且對(duì)諧波有放大作用。

3 SVG 的技術(shù)優(yōu)勢(shì)

作為動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置的類型之一,SVG的控制不論是從大的控制策略的選擇來(lái)講, 還是從其外閉環(huán)反饋控制量和調(diào)節(jié)器的選取來(lái)說(shuō)，它具有如下優(yōu)勢(shì)：快速無(wú)功補(bǔ)償。配網(wǎng)連續(xù)動(dòng)態(tài)無(wú)功發(fā)生器可以快速吸收或者釋放連續(xù)的無(wú)功功率，響應(yīng)速度是毫秒級(jí)的，使得電網(wǎng)功率因數(shù)接近于1；調(diào)節(jié)三相不平衡。配電網(wǎng)內(nèi)，三相不平衡會(huì)導(dǎo)致線損大，變壓器損耗增大，個(gè)別相過(guò)載，產(chǎn)生三次諧波并且反應(yīng)到高壓側(cè)，使高壓側(cè)產(chǎn)生損耗。配網(wǎng)連續(xù)動(dòng)態(tài)無(wú)功發(fā)生器可以轉(zhuǎn)移三相有功功率，使三相有功電流平均分配，無(wú)功電流平衡；補(bǔ)償諧波電流。兼具有源濾波器的功能，可以補(bǔ)償較低次數(shù)諧波電流，使得電源側(cè)電流諧波含量降低，提高電能質(zhì)量；降低線路損耗。該裝置不僅可以應(yīng)用在感性負(fù)荷場(chǎng)合，還可以應(yīng)用在容性負(fù)荷的場(chǎng)合，可以提高補(bǔ)償效果，降低線路損耗。

4 配網(wǎng)電能質(zhì)量測(cè)試過(guò)程

此次測(cè)試點(diǎn)臺(tái)區(qū)變壓器容量500KVA，低壓側(cè)輸出線電壓為400V，其主要負(fù)荷為居民用電。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)配電人員反饋，該變壓器三相不平衡的情況比較嚴(yán)重。針對(duì)以上情況測(cè)試人員分別針對(duì)SVG投入前和投入后做了24小時(shí)數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)。對(duì)400V公共連接點(diǎn)PCC進(jìn)行電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)，根據(jù)測(cè)試數(shù)據(jù)，進(jìn)行仿真和分析，根據(jù)SVG投入前后的數(shù)據(jù)對(duì)比，給出三相不平衡現(xiàn)象的治理效果。利用9624PQA-查看軟件作為仿真軟件。測(cè)試儀器采用日置3198電能質(zhì)量分析儀，該儀器具有以下特點(diǎn)：監(jiān)測(cè)及記錄電力質(zhì)量，當(dāng)問(wèn)題出現(xiàn)時(shí)分析它產(chǎn)生的原因；電力質(zhì)量故障診斷功能最全面的儀器；測(cè)量功率因數(shù)，突升，突降，閃變 ；諧波分析到50次；高頻瞬態(tài)測(cè)量 ；檢測(cè)及波形顯示 ；4電流通道及4電壓通道；（1）通過(guò)LAN調(diào)制解調(diào)器進(jìn)行遠(yuǎn)程控制和數(shù)據(jù)收集 ，保證測(cè)量精度符合電能質(zhì)量的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

5 SVG投入前后的數(shù)據(jù)情況

SVG投入前后會(huì)產(chǎn)生一些數(shù)據(jù)，根據(jù)數(shù)據(jù)可以判斷三相電流和功率的平衡情況，以下具體分析。

（1）三相電流不平衡度對(duì)比分析 。 SVG投入前，三相電流不平衡度在A點(diǎn)和B點(diǎn)時(shí)刻電流不平衡度較大，平均值分別為46.61%和28.52%，根據(jù)記錄時(shí)間可知，A點(diǎn)時(shí)刻為7月26日晚18點(diǎn)58分，B點(diǎn)時(shí)刻為7月27日上午10點(diǎn)55分，可判定電流不平衡較大的情況發(fā)生在7月26日15點(diǎn)到晚上21點(diǎn)和為7月27日上午10點(diǎn)到下午13點(diǎn)這兩個(gè)階段，也是居民用電高峰期。SVG投入后，A點(diǎn)時(shí)刻為7月23日晚18點(diǎn)58分，B點(diǎn)時(shí)刻為7月24日上午10點(diǎn)55分，電流不平衡度分別降到了1.01%和1.34%，通過(guò)電壓電流波形圖可知三相電流基本平衡，對(duì)比SVG投入前可知，在SVG投入后三相電流不平衡的問(wèn)題得到了很好的解決，達(dá)到了理想的治理效果。

（2）三相有功功率數(shù)據(jù)分析。SVG投入前，A點(diǎn)時(shí)刻的三相有功分別為：12.22kW，11.20kW，42.56kW；B點(diǎn)時(shí)刻的三相有功分別為：10.74kW，10.99kW，23.47kW；根據(jù)數(shù)據(jù)可知三相的有功功率存在嚴(yán)重的不平衡現(xiàn)象。在SVG投入使用后，A點(diǎn)時(shí)刻的三相有功分別為：31.77kW，31.04kW，31.28kW；B點(diǎn)時(shí)刻的三相有功分別為：18.70kW，18.07kW，18.37kW；根據(jù)數(shù)據(jù)可知SVG投入使用后三相的有功功率基本平衡。

6 三相不平衡的危害

三相不平衡對(duì)電能質(zhì)量會(huì)產(chǎn)生影響。當(dāng)三相負(fù)載不對(duì)稱運(yùn)行時(shí)，變壓器二次側(cè)的三相電流不對(duì)稱，導(dǎo)致中性線出現(xiàn)零序電流，零序電流所感應(yīng)出的電動(dòng)勢(shì)使二次側(cè)電壓不對(duì)稱，出現(xiàn)中性點(diǎn)位移，進(jìn)而導(dǎo)致線路壓降和功率損失就會(huì)大大增加。接在重負(fù)荷相的單相設(shè)備易出現(xiàn)電壓偏低，電燈不亮、電器效能降低、小水泵易燒毀等問(wèn)題。而接在輕負(fù)荷相的單相用戶易出現(xiàn)電壓偏高，可能造成電器絕緣擊穿、縮短電器使用壽命或損壞電器。對(duì)動(dòng)力設(shè)備來(lái)說(shuō)，三相電壓不平衡，會(huì)引起電機(jī)過(guò)熱現(xiàn)象。

三相不平衡對(duì)配電變壓器會(huì)產(chǎn)生影響。三相不對(duì)稱運(yùn)行時(shí)，接線方式配電變壓器采用三鐵心結(jié)構(gòu)，其一次側(cè)無(wú)零序電流，二次側(cè)有零序電流，因此二次側(cè)的電流全是勵(lì)磁電流，產(chǎn)生的零序磁通不能在鐵心閉合，需通過(guò)郵箱壁閉合，從而在鐵箱等附件中發(fā)熱產(chǎn)生鐵損，導(dǎo)致局部發(fā)熱嚴(yán)重，大大增加了變壓器的損耗，降低了變壓器的使用壽命。

7 總結(jié)

綜上所述，配網(wǎng)電能質(zhì)量的測(cè)試一項(xiàng)復(fù)雜的工程，要求技術(shù)人員根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和流程操作，保證測(cè)試質(zhì)量具有較高的準(zhǔn)確率。同時(shí)技術(shù)人員在運(yùn)用配網(wǎng)電能過(guò)程中也應(yīng)該揚(yáng)長(zhǎng)避短，保證能夠及時(shí)，高效供電。希望通過(guò)本文的研究對(duì)配電網(wǎng)電能質(zhì)量測(cè)試水平的提高有所幫助。

[1]陳寧.配網(wǎng)自動(dòng)化及其重構(gòu)應(yīng)用研究[D].鄭州大學(xué),2015.

[2]高曉芝.微網(wǎng)控制策略與電能質(zhì)量改善研究[D].天津大學(xué),2012.

Research on testing process of power quality of distribution network

Zhang Ruxin，Huang Xuexiao，Chen Shenyu
（Liwan Power Supply of Guangzhou Power Supply Co. Ltd.510150）

due to the long power supply line, and there is a three-phase power supply network, there is a single life load, resulting in the quality of the power supply is very poor, resulting in adverse consequences. So it is very important to test the power quality of distribution network. According to relevant working experience, the author mainly analysis the testing process of power quality of distribution network, which can be used for reference and reference.

distribution network power quality; testing process

項(xiàng)目：“本論文來(lái)源為低壓配電網(wǎng)三相智能調(diào)荷開關(guān)的研究與應(yīng)用項(xiàng)目”