组合式智能型配电变压器在农网中的应用

摘 要：通过对农村配电台区的运行管理现状调查，农村配电台区普遍存在电压合格率低、自动化程度低、供电不可靠 、运行损耗过高等问题。针对这些问题，提出运用组合式智能型配电变压器改善农村配电台区的运行管理水平，在实习单位的支持下进行了应用，取得了良好的效果。

关键词：智能型配电变压器； 基层农村； 应用

1 农村配电台区现状

1.1 电压合格率低

农网末端用户距变电站远，电压低，设备无法正常运行，为兼顾末端负荷，需调高变电站出口电压，致首端电压轻载时过高，用电设备寿命缩短，且配变损耗大幅增加。用户投诉率据高不下。

1.2 自动化程度低

农网大部分地区没有售电、调度、监控管理后台和相应的通讯设备，抄表、负荷监测、控制仍然完全依赖人工，效率低，效益差。

1.3 不平衡电流高

低压配变三相有功负荷不平衡现象普遍存在，不平衡电流会降低变压器出力。不平衡电流会增加线路及变压器铜损，在极限的情况下，铜损会增加3倍。另外空载损耗过高，无功补偿效果差也是当前配电台区存在的弊端。

2 农村配电台区的问题

2.1 低电压的危害

（1）烧毁电动机。电压过低超过10%，将使电动机电流增大，线圈温度升高严重时甚至烧损电动机；（2）增大线损。在输送一定电力时，电压降低，电流相应增大，引线损增大。（3）降低送、变电设备能力。由于电压降低，相应降低线路输送极限容量，因而降低了稳定性，电压过低可能发生电压崩溃事故。

2.2 电压过高的危害

（1）对配变本身的影响。电压过高引起铁芯磁通密度增加，严重时铁芯饱和（尤其是质量差的配变），配变损耗急剧增加，引起谐振，产生谐波，影响其它用电设备；（2）对用电设备的影响电压过高会导致大部分的用电设备寿命大幅缩短，并造成损耗增加。如电压升高10%，白炽灯的使用寿命寿命减少约70%。

2.3 配电变压器保护可靠性低

传统配电台区一般仅有熔丝保护，普通开关一般为100/200/300A或200/400/600A三档保护；保护不精确，常引起越级跳闸，大面积停电。

2.4 无功补偿装置简陋

（1）控制器：通常使用的控制器仅检测线电压和一相电流，以功率因数为投切依据，易造成单相的过补和欠补偿，轻载时更会出现投切振荡，加剧了农村电压不稳定的状况，损坏投切开关和其它用电设备；（2）投切开关：投切开关一般采用CJ19接触器，正常运行需要电保持，也是耗能器件，并且体积大，成本高，投切时有涌流，不能频繁投切，不宜细致分组；（3）分级少：如200kVA台区常规按60kvar补偿容量分3级配置，单只电容器容量20kvar，对于20kvar以下的无功负荷无法补偿，仅此一项变压器20年寿命期内多损耗31.5万度电能（无功经济当量0.09，依据GB12497）。

3 农村配电台区问题解决方案

农网特殊的供电环境更需要自动化的管理手段，农网对自动化管理手段的需求更为迫切。通过对各种电气设备调查，设备一种正在研制的新型配电设备——组合式、智能型配电变压器，能够解决农村配电台区存在的问题，将基层供电所人员从繁杂的劳动解放出来。我们与研制生产单位协商，将组合式、智能型配电变压器应用到农网中进行试验。

4 组合式、智能型配电变压器的特点组成和功能

（1）智能型配电变压器特点。高度集成小型化结构：常规变压器+ 调压开关+ 调容开关+负控开关 +无功补偿装置 +监测终端+无线模块=智能变压器。具有自动调容、自动调压、远程控制、无功精细补偿兼有有功不平衡调节功能；（2）智能型配电变压器组成。由智能变压器本体（高压瓷套、电流互感器、调压调容负荷控制组合开关、变压器线圈）、36级精细补偿单元、智能控制单元和高压计量装置组合而成；（3）智能型配电变压器使用场合。农村电网200kVA及以下配电台区；（4）智能型配电变压器功能。1）自动调压。可动态配合变电站主变调压，配电台区自动调压；实现变电站、线路和台区无功补偿辅助调压的电压三级联调，解决电压不稳定的问题。2）自动调容。负荷低谷期自动调至小容量档降低变压器损耗。仅调容一项，与S11变压器相比，单台200kVA变压器年节能5648kW.h，变压器20年寿命期内节能11.3万kW.h，节能效果非常显著。3）36级精细化无功补偿兼有三相有功不平衡调节。智能型配电变压器控制补偿单元将电容器精细分组至36级，每级容量2kvar，依据在“相线与相线之间跨接电容可以转移有功的原理”，通过恰当地在不同相间接入不同数量电容器的方法，不但可以将三相的功率因数均补偿到0.95以上，而且可以将变压器三相有功不平衡度校正到5%以内，解决了变压器三相负荷不平衡问题。4）馈线自动化运行，精确定位自动隔离故障，减少停电面积，缩短停电时间，提高供电可靠性。

5 智能变后台管理的主要功能

（1）远程可控。无线“四遥”：支持电动操作，并可通过蓝牙掌上机、手机或后台软件遥控停送电、查看装置运行数据，查看和修改定值。

（2）远程售电。配置远程管理终端，通过GPRS无线网络，可实现远程预付费用电管理功能，远程售电，电费用完自动断电。

（3）全网无功优化，提高电压质量，增加电网输送能力，显著节能降损。

（4）综合用电管理，远程负控，配电监测，异常用电报警等。

6 应用效果检查

（1）提高供电质量：1）智能型配电变压器自动调压稳定末端供电电压；末端供电电压由原来的170V提高到205V，得到了用户的好评；2）管理系统调控调压主变与各级无功补偿装置的运行状态实现“低电压”治理三级联调。

（2）提高电网和设备安全性：1）电网安全：通过智能配电台区的投运，完善并精确各级各类保护功能，确保电网运行安全；2）用户安全：特别适用末端用户，精确保护防止越级跳闸， 智能配电台区最大限度保护用户设备安全运行。

（3）显著节能降损：1）智能型配电变压器在负荷峰谷时期自动调整容量以显著降配变空载损耗；2）智能型配电变压器调节三相有功不平衡负荷至平衡状态以降低变压器运行损耗并延长变压器寿命。

作者简介：王柯（1993-），男，河南安阳人，本科，研究方向：电气工程及自动化。endprint