低压三相负载不对称自动调整及无功补偿装置应用.doc

低压三相负载不对称 自动调整及无功补偿装置的应用 一、前言 渭南供电分公司是陕西省地方电力（集团）有限公司所属的供电营业机构，管辖富平、大荔、澄城、合阳、白水、华县6个县级供电分公司，109个乡镇、291.59万人的社会经济发展和城乡人民生活的供电服务任务。渭南供电分公司共有中压配电线路277条/6835.27公里（公司属222条/5485.82公里，用户属55条/1349.45公里），配电变压器11387台/1747.17MVA（公司属6520台/704.18MVA，用户属4867台/1042.99MVA），低压配电线路9305.98公里。 二、实施背景 近年来经济飞速发展，农民生活迅速提高，大量的中、高档、大功率的家用电器进入寻常百姓家，负荷激增，而低压配网普遍采用三相四线制供电方式，由于三相负载和单相负载并存，配电变压器在运行中就存在着三相负载不平衡问题。三相不平衡又将引起以下几个方面的危害： 1.增加线路的有功功率或电能的损耗。三相负荷不平衡时，各相的负荷电流不相等，就在相间产生了不平衡电流，这些不平衡电流除了在相线上引起损耗外，还将在中性线上引起损耗，这就增加了总的线损。如果三相负荷平衡，则向量差为零。中性线上流过的电流越大，引起的损耗也越大。 2.增加配电变压器的有功功率或电能损耗。在配电变压器输出的容量相同的情况下，低压三相负荷电流不平衡比平衡时，变压器的有功功率损耗将增大。 3.降低了配电变压器的出力。配电变压器容量的设计和制造是以三相负载平衡条件确定的，如果三相负载不平衡，配电变压器的最大出力只能按三相负载中最大一相不超过额定容量为限，负荷轻的相就有富裕容量，从而使配电变压器出力降低。 4.导致配电变压器的运行温度升高，缩短使用寿命。对于三相四线制系统，三相负载不平衡时，中性线会有电流流过。当中性线电流过大时，零序电流所产生的零序磁通，会在油箱壁及钢结构件中通过，引起较大的电能损耗，从而使配电变压器运行温度升高，加快变压器内部绝缘老化。更严重时中性线电流可能会超过允许载流量，中性线被烧断，三相电压相差极大，负载轻的一相上电压过高，甚至达到线电压，将会导致配电变压器故障。 5.中性点发生位移，造成配电变压器三相电压不对称。三相负载不平衡，中性线有零序电流通过在铁芯中产生零序磁通，但得不到由一次侧磁通的抵消，并重迭在原有正相序的主磁通上。这个零序磁通会在一、二次侧线圈中感应出零序电势，并迭加在各相的端电压上，造成三相电压不对称，使中性点产生位移。三相中负载大的相电压就降低，而负载小的相电压升高。 基于以上的存在问题，一直以来我们根据实际采取人工定期改线方式对负荷进行调整，但由于用户用电的不同时性，不能达到瞬时调整负荷的要求，所以需要一种可以自动智能平衡三相间负荷的设备。 三、内涵和做法 1、基本原理与特点 由于在低压用户端存在着大量的单相负荷，而且用电又不具同时性，因此配电变压器在运行中同时存在着无功功率和大量的零序电流。变压器的不对称是由负荷分配不均衡或用电的不同时性造成的，为此我们可以构造一个阻抗网络叠加在负荷网络上，采用元件构造出一个不对称网络，其产生的电流大小与负荷产生的负序和零序电流相等，方向相反，相互抵消，从而实现变压器三相的对称平衡运行。 图1 调补原理示意图 调补前：电流中有负序和零序分量。 即：Ia =Ia1+Ia2+Ia0 ，Ib =Ib1+Ib2+Ib0 ，Ic =Ic1+Ic2+Ic0 ; 调补后：电流中调补网络产生的负序和零序分量i2、i0与负荷网络产生的负序和零序分量I2、I0互相抵消，和值为零。 即：I2+ i2=0 , I0+ i0=0; 则:变压器的输出电流中只有正序分量。 即:Ia =Ia1，Ib =Ib1 ，Ic =Ic1 ; 2、系统功能 （1）调补功能 当三相负荷不对称时，先在各相间投入适当的电容器，实现对有功功率的均衡调整，再对各单相无功分别补偿，在解决三相负荷不对称的同时，对无功缺额的各相进行单独补偿，可实现有功功率在三相间的均衡分配，同时补偿无功。 （2）保护功能 每个电容器组内置微处理器、多个微型CT、温度传感器，实时检测各个电容支路的电流值、谐波值、电容器运行时的温度，具有过压、欠压、断相、过流、短路、谐波、超温等保护，一旦运行参数越限，电容器组便自动退出运行，达到自我保护的目的。 （3）过零投切 采用相控投切开关专利技术,实现电容器电压过零投入,电流过零切除,无投切涌流,大大提高了供电质量和电容器的使用寿命。 （4）数字设定功能 由可对互感器变比、投切延时、过压保护限值、欠压保护限值、谐波保护限值、设备运行方式等参数进行设定、存储，设定参数自动记忆、停电不丢失。 （5）模块结构 产品标准化、模块化，取代了传统的控制器、空气开关、交流接触器