組合式智能型配電變壓器在農網中的應用

摘 要：通過對農村配電臺區的運行管理現狀調查，農村配電臺區普遍存在電壓合格率低、自動化程度低、供電不可靠 、運行損耗過高等問題。針對這些問題，提出運用組合式智能型配電變壓器改善農村配電臺區的運行管理水平，在實習單位的支持下進行了應用，取得了良好的效果。

關鍵詞：智能型配電變壓器； 基層農村； 應用

1 農村配電臺區現狀

1.1 電壓合格率低

農網末端用戶距變電站遠，電壓低，設備無法正常運行，為兼顧末端負荷，需調高變電站出口電壓，致首端電壓輕載時過高，用電設備壽命縮短，且配變損耗大幅增加。用戶投訴率據高不下。

1.2 自動化程度低

農網大部分地區沒有售電、調度、監控管理后臺和相應的通訊設備，抄表、負荷監測、控制仍然完全依賴人工，效率低，效益差。

1.3 不平衡電流高

低壓配變三相有功負荷不平衡現象普遍存在，不平衡電流會降低變壓器出力。不平衡電流會增加線路及變壓器銅損，在極限的情況下，銅損會增加3倍。另外空載損耗過高，無功補償效果差也是當前配電臺區存在的弊端。

2 農村配電臺區的問題

2.1 低電壓的危害

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

2.2 電壓過高的危害

（1）對配變本身的影響。電壓過高引起鐵芯磁通密度增加，嚴重時鐵芯飽和（尤其是質量差的配變），配變損耗急劇增加，引起諧振，產生諧波，影響其它用電設備；（2）對用電設備的影響電壓過高會導致大部分的用電設備壽命大幅縮短，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 配電變壓器保護可靠性低

傳統配電臺區一般僅有熔絲保護，普通開關一般為100/200/300A或200/400/600A三檔保護；保護不精確，常引起越級跳閘，大面積停電。

2.4 無功補償裝置簡陋

（1）控制器：通常使用的控制器僅檢測線電壓和一相電流，以功率因數為投切依據，易造成單相的過補和欠補償，輕載時更會出現投切振蕩，加劇了農村電壓不穩定的狀況，損壞投切開關和其它用電設備；（2）投切開關：投切開關一般采用CJ19接觸器，正常運行需要電保持，也是耗能器件，并且體積大，成本高，投切時有涌流，不能頻繁投切，不宜細致分組；（3）分級少：如200kVA臺區常規按60kvar補償容量分3級配置，單只電容器容量20kvar，對于20kvar以下的無功負荷無法補償，僅此一項變壓器20年壽命期內多損耗31.5萬度電能（無功經濟當量0.09，依據GB12497）。

3 農村配電臺區問題解決方案

農網特殊的供電環境更需要自動化的管理手段，農網對自動化管理手段的需求更為迫切。通過對各種電氣設備調查，設備一種正在研制的新型配電設備——組合式、智能型配電變壓器，能夠解決農村配電臺區存在的問題，將基層供電所人員從繁雜的勞動解放出來。我們與研制生產單位協商，將組合式、智能型配電變壓器應用到農網中進行試驗。

4 組合式、智能型配電變壓器的特點組成和功能

（1）智能型配電變壓器特點。高度集成小型化結構：常規變壓器+ 調壓開關+ 調容開關+負控開關 +無功補償裝置 +監測終端+無線模塊=智能變壓器。具有自動調容、自動調壓、遠程控制、無功精細補償兼有有功不平衡調節功能；（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、調壓調容負荷控制組合開關、變壓器線圈）、36級精細補償單元、智能控制單元和高壓計量裝置組合而成；（3）智能型配電變壓器使用場合。農村電網200kVA及以下配電臺區；（4）智能型配電變壓器功能。1）自動調壓。可動態配合變電站主變調壓，配電臺區自動調壓；實現變電站、線路和臺區無功補償輔助調壓的電壓三級聯調，解決電壓不穩定的問題。2）自動調容。負荷低谷期自動調至小容量檔降低變壓器損耗。僅調容一項，與S11變壓器相比，單臺200kVA變壓器年節能5648kW.h，變壓器20年壽命期內節能11.3萬kW.h，節能效果非常顯著。3）36級精細化無功補償兼有三相有功不平衡調節。智能型配電變壓器控制補償單元將電容器精細分組至36級，每級容量2kvar，依據在“相線與相線之間跨接電容可以轉移有功的原理”，通過恰當地在不同相間接入不同數量電容器的方法，不但可以將三相的功率因數均補償到0.95以上，而且可以將變壓器三相有功不平衡度校正到5%以內，解決了變壓器三相負荷不平衡問題。4）饋線自動化運行，精確定位自動隔離故障，減少停電面積，縮短停電時間，提高供電可靠性。

5 智能變后臺管理的主要功能

（1）遠程可控。無線“四遙”：支持電動操作，并可通過藍牙掌上機、手機或后臺軟件遙控停送電、查看裝置運行數據，查看和修改定值。

（2）遠程售電。配置遠程管理終端，通過GPRS無線網絡，可實現遠程預付費用電管理功能，遠程售電，電費用完自動斷電。

（3）全網無功優化，提高電壓質量，增加電網輸送能力，顯著節能降損。

（4）綜合用電管理，遠程負控，配電監測，異常用電報警等。

6 應用效果檢查

（1）提高供電質量：1）智能型配電變壓器自動調壓穩定末端供電電壓；末端供電電壓由原來的170V提高到205V，得到了用戶的好評；2）管理系統調控調壓主變與各級無功補償裝置的運行狀態實現“低電壓”治理三級聯調。

（2）提高電網和設備安全性：1）電網安全：通過智能配電臺區的投運，完善并精確各級各類保護功能，確保電網運行安全；2）用戶安全：特別適用末端用戶，精確保護防止越級跳閘， 智能配電臺區最大限度保護用戶設備安全運行。

（3）顯著節能降損：1）智能型配電變壓器在負荷峰谷時期自動調整容量以顯著降配變空載損耗；2）智能型配電變壓器調節三相有功不平衡負荷至平衡狀態以降低變壓器運行損耗并延長變壓器壽命。

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