淺談配電網(wǎng)諧波治理提高供電質(zhì)量

王周選

（國網(wǎng)蘭州供電公司）

摘 要：介紹了配電網(wǎng)用電污染問題和諧波的產(chǎn)生的原理，提出利用不同變壓器接線組別，均衡十二相位負(fù)載，達(dá)到遏止諧波，最終治理諧波的方案。

關(guān)鍵詞：配電網(wǎng)；諧波；分析；治理

1.引言

我國改革開放三十年以來，國民經(jīng)濟發(fā)展使電網(wǎng)發(fā)展排在世界前列。電力負(fù)載質(zhì)也發(fā)生了巨大的變化，大的工業(yè)用電戶轉(zhuǎn)移到110kV和35kV電網(wǎng)供電。10kV配網(wǎng)中電弧爐，電力機車，礦山提升機，軋機、居民用電呈幾何級數(shù)增長，各種高壓變頻變流裝置等重負(fù)荷設(shè)備的大量投入使用，居民家電變頻化、整流化已也成定式。市區(qū)內(nèi)配網(wǎng)形成小型開發(fā)區(qū)居民和商業(yè)用電的混合電網(wǎng)，該部分電量占配電網(wǎng)供電量的80%，用電時段集中，負(fù)荷二十四小時內(nèi)均衡已不復(fù)存在。造成電力系統(tǒng)的力率、電壓波動、閃變、負(fù)序和諧波污染等電能質(zhì)量指標(biāo)下降嚴(yán)重惡化，嚴(yán)重影響到電力系統(tǒng)的安全運行，供電的可靠性。雖然國家出臺了誰污染誰治理的方針政策，但在高壓供電的大用戶落實這一政策，有的企業(yè)好實現(xiàn)，有的企業(yè)落實困難重重，尤其居民、商業(yè)小型企業(yè)用電污染問題日益突出。

對于供電的交流電網(wǎng)來說網(wǎng)負(fù)荷趨向非線性負(fù)荷。然而我們的配電變壓器絕大部分使用Y/yn0聯(lián)接組別。然而這就給電網(wǎng)造成嚴(yán)重奇次諧波。尤其電網(wǎng)系統(tǒng)阻抗偏高，產(chǎn)生諧波更為嚴(yán)重。諧波對電網(wǎng)的損害是多方面的，供電網(wǎng)線損增大，電網(wǎng)的發(fā)電機、變壓器、電動機熱損失增大，造成能源極大浪費。電機設(shè)備絕緣材料加速老化縮短使用壽命。由于我國配電網(wǎng)采用絕緣系統(tǒng)，母線電壓互感器采用Y/yn0接線。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時，極易引發(fā)電壓互感器諧波諧振過電壓，造成故障或絕緣擊穿中斷供電，供電可靠下降，給供電企業(yè)和用電用戶造成損失。電網(wǎng)發(fā)展到今天諧波治理尤顯突出，也是我們供電企業(yè)必須解決的問題。

2.技術(shù)方案

我們知道三相變壓器在電力系統(tǒng)和三相可控整流的觸發(fā)電路中，都會碰到變壓器的極性和聯(lián)接組別的接線問題。變壓器繞組的聯(lián)接組，是由變壓器原、次邊三相繞組聯(lián)接方式不同，使得原、次邊之間各個對應(yīng)線電壓的相位關(guān)系有所不同，來劃分聯(lián)接組別。

如果利用每臺配電變壓器接線組別的不同搭配：Y/y聯(lián)結(jié)的三相變壓器，共有Y/y0、Y/y2、Y/y4、Y/y6、Y/y8、Y/y10六種聯(lián)結(jié)組別；D/y聯(lián)結(jié)的三相變壓器，共有D/y1、D/y3、D/y5、D/y7、D/y9、D/y11六種聯(lián)結(jié)組別。使110kV區(qū)域變電站單臺主變在十二相位負(fù)載達(dá)到基本均衡運行狀態(tài)。

10kV配電網(wǎng)基本結(jié)構(gòu)：

按110kV變由器一臺主變一段母線為單元，首先按排用戶專變（10kV用戶P型站），因為這些用戶的配電表壓器容量都在500kV以上。其次按排公網(wǎng)臺變（桿變）。

改造前首先做好現(xiàn)狀分布統(tǒng)計工作做好現(xiàn)狀數(shù)據(jù)庫。做好目標(biāo)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)規(guī)劃工作，或現(xiàn)配電網(wǎng)改造規(guī)劃工作。

配電網(wǎng)直供用戶，變壓器容量都在500kVA以上，可以利用大修的機會改結(jié)線組別，高耗能度壓器退出，直接選用微晶合金節(jié)能變壓器，按規(guī)劃實現(xiàn)接現(xiàn)組別的改變。

在網(wǎng)上運引的S9、S11低損耗配電表壓器可按排大修，在大修中改變Y/yn、D/yn按線組別后再入網(wǎng)運引。新建或擴容工程大力推廣微晶合金變壓器。節(jié)能降耗，減少碳排放是全球趨勢。也是我國國策。我國微晶合金度壓生產(chǎn)技術(shù)成熟，性價比，產(chǎn)能也適應(yīng)市場需求，供電企業(yè)有責(zé)任有義務(wù)，在城網(wǎng)改造中大力推廣這項工作。

3、立項組織開發(fā)應(yīng)用軟件：

結(jié)合GIS配電網(wǎng)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，以拓?fù)溆嬎銥閿?shù)學(xué)模型。網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)計計算為基礎(chǔ)。人工與自主生成相結(jié)合。以“手拉手或“N-1”配電為單位“十二相位基本平衡負(fù)載為主的小單位110kV區(qū)域變電站”一條母線容量（或單臺主變）的50-60%負(fù)載為平衡的單元，基本構(gòu)想，設(shè)計軟件功能，完善供電公司配電網(wǎng)管理信息系統(tǒng)。

4、管理模式：

設(shè)專責(zé)崗位，放在配電網(wǎng)管理系統(tǒng)。以報裝為依據(jù)，專責(zé)匯簽給出變壓器接線組別。形成報裝答復(fù)文的必備內(nèi)容。

5、抓住城網(wǎng)農(nóng)網(wǎng)改造機遇，以節(jié)能降耗，提高配電網(wǎng)供電效益，提高供電量為目的，積極推進這項工作。

6、消除中壓網(wǎng)諧振過壓。

由于我國中壓網(wǎng)采用絕緣系統(tǒng)，區(qū)域變電站母線上帶的電壓互感器采用YD/yd接線組別。由于這接線組別，在系統(tǒng)發(fā)生單相接地，系統(tǒng)電壓閃變，操作過電壓中，極易引起諧振甚至引發(fā)基波諧振，引起系統(tǒng)過電壓，引起PT保險絲熔斷，經(jīng)常發(fā)生絕緣擊穿事故，造成供電可靠性和供電總量下降。蘭州供電公司在2000年立項攻克這一難題。經(jīng)過多年研究終于2006年實驗成功無諧振的電壓互感器。在西北電網(wǎng)掛網(wǎng)運行近200余組，幾年的實踐以證明中壓電網(wǎng)使用這種原理互感器不引起諧振過電壓。大大的提高母線供電可靠性，再未發(fā)生接地故障變?yōu)橛谰眯越拥毓收?。這就提高了配電網(wǎng)的質(zhì)量，減少電網(wǎng)運引成本。經(jīng)濟效益和社會效益非常好，打破了鐵磁諧振無法治理的“神話”。

7、配電網(wǎng)配電變壓器變化接線組別，改善電網(wǎng)諧波一項長期堅持的工作，不可能一蹴而就。只要有計劃有步驟是可以實現(xiàn)的，那時我們供電質(zhì)量就會趕上世界先進水平，與智能電網(wǎng)相一致的技能，高可靠、高效、高能量的綠色情節(jié)能源。

參考文獻

[1] 陳庭記、程浩忠、何明等城市中壓配電網(wǎng)接線模型研究[J]，電網(wǎng)技術(shù)，2000（9）.

[2] 程浩忠、張焰、電力網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的方法與應(yīng)用[M]、上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社。2002.

[3] 蘭州供電局、金昌供電局、西安供電局、甘肅兆通電器有限責(zé)任公司：無諧振電壓互感研制運引總結(jié)報告.

[4] 徐任欽、《鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計》：10kV架空絕緣電纜應(yīng)用及設(shè)計.