有载调容调压智能变压器在配电网的应用

有载调容调压智能变压器在配电网的应用

目前农村配电台区存在空载和轻载时间长，空载损耗较高；负荷波动大，负荷高峰时影响变压器运行安全；配電台区保护不可靠，易发生越级跳闸事故；无功补偿效果差；电压合格率低等问题。针对上述问题，延庆供电公司引入了具备自动调容、自动调压、远程控制、微机保护、级差1kvar精细无功自动补偿、防窃电计量及无线“四遥”功能的新型智能化配电变压器，开展农村配电网智能化建设试点工作并取得了一定的效果。

标签：农村低压配电网；有载；调容；调压；变压器

1 农村配电网存在的问题

目前延庆地区的农村配电台区存在如下问题：

1.1 空载和轻载时间长，空载损耗较高

根据历史数据统计数据，目前延庆地区的农村配电变压器70%-80%以上的时间都处在空载或轻载的状态运行，空载损耗偏高。

1.2 负荷波动大，负荷高峰时影响变压器运行安全

配电台区的时段性高峰一般出现在每日早饭时段和晚间娱乐时段。季节性负荷高峰主要为农灌负荷、夏季制冷负荷和冬季采暖负荷。而以春节为代表的节假日突增负荷对台区运行的影响也极为重要。

当季节性负荷高峰与时段性负荷高峰叠加时常常会超出变压器额定容量，严重影响变压器运行安全，以春节为代表的假日突增负荷的加入则加剧了这一情况，大大缩短了变压器的使用寿命，甚至导致变压器烧毁。

1.3 配电台区保护不可靠，易发生越级跳闸事故

配电台区常规采用跌落式熔断器作为台区的速断保护，低压侧塑壳断路器对用户负荷进行过流和速断的简单保护，而塑壳断路器一般配置额定电流较大，失去了过载保护能力，过载时间过长会导致配变烧毁；而台区或低压负荷故障又因速断保护不可靠常越级跳闸致整条线路大面积停电，甚至导致配变烧毁。

1.4 无功补偿效果差

农网配电台区长期小负荷运行，传统补偿装置电容最低级差10～20kvar不能投入，补偿装置利用率极低。

1.5 电压合格率低

配网末端用户距变电站较远，为避免出现电压偏低，设备无法正常运行的情况，兼顾末端负荷，需调高变电站出口电压，这就导致线路首端轻载时电压过高，用电设备寿命缩短，而且配变损耗大幅增加。

1.6 管理方式粗放

目前农村配电台区分布点多面广，负荷控制全靠人工现场操作，不具备配电自动化基础，运行管理维护仍有很大提升空间。

2 试点应用台区介绍

针对上述问题，延庆供电公司在负荷变化较大的农村台区引入了具备自动调容、自动调压、远程控制、微机保护、级差1kvar精细无功自动补偿、防窃电计量及无线“四遥”功能的新型智能化配电变压器，开展农村配电网智能化建设试点工作。

2.1 应用试点台区介绍

延庆供电公司挑选了5个台区进行试点，具体如下。

表1 试点台区基本情况简表

因农村配变长期空载和轻载运行，配变户均容量普遍较小，目前城市新建小区的户均负荷一般按6～8kW设计，农村配电台区的户均容量值为2kW左右。

2.2 试点用智能变压器简介

自动调容调压组合式变压器通过自动调压、自动调容、级差1kvar精细无功补偿的手段实现变压器台区降损，提高供电质量。

自动调容可根据负荷大小自动调节容量，使变压器在负荷低谷时自动运行在小容量档，使空载损耗和负载损耗明显下降，实现变压器节能。

自动调压可以减少因用户或线路负荷不稳定引起电压波动，提升供电质量，延长设备寿命，解决了配电网负荷峰谷时段电压合格率低的问题。

级差1kvar精细无功自动补偿可对三相不平衡的配电系统无功进行精确补偿，解决传统补偿装置级差大（10～20kvar），投入率低，节能效果不明显的问题。

精确微机保护功能实现精确过流、速断保护，保护定值连续可调，解决了常规配电台区因保护不精确而越级跳闸或烧毁配变的问题。

表2 各型号配变运行损耗对比

2.3 配电运行管理系统

本次智能化建设试点还采用了DMS配电运行管理系统，通过与DMT-200B 配电管理终端的配合，实现对设备的“遥控、遥调、遥信、遥测”四遥功能。

通过该系统可以看到设备运行状态、设备各种数据（三相电压、三相电流、有功功率、无功功率、视在功率、功率因数等），后台系统通过对设备运行数据的统计分析，自动计算设备运行的节能效果。同时采集配电管理终端上传的开关信号、参数阈值、各种故障报警信息、自动生成趋势曲线、数据报表等，为工作人员进行决策决断提供依据，并通过设备遥控、遥调操作实现对变压器台区的远程控制，缩短操作及故障处理时间。

另外，通过与智能变压器的远程控制功能配合，配电运行管理系统还可根据用户负荷重要性和对供电可靠性的需求不同，实现精细到台区的分级用电管理。做到有序、合理调度和生产，在有限的资源下做到少停电，多供电，实现最优的供电效益。

3 项目实施初步效果

下面以一个容量为315kV A的台区的运行数据为例来说明智能化设备应用的效果。

3.1 节能降损效果分析

3.1.1 自动调容节能效果

根据系统监测数据可以得出，该台区在监测期间66.22%时间都在小容量档（空载或轻载）运行，春秋季节空载或轻载时段更长。小负荷时段较长，小负荷时间主要集中在夜间；负荷高峰时段普遍在午饭和晚间娱乐时段。

该台区在4个月的监测期间内共调容235次，小容量时段占总运行时间的66.22%，若采用S9型315kV A变压器，此时段内变压器运行损耗5776kwh；若采用S11型315kV A变压器，此时段内变压器运行损耗5295kwh；应用新型调容变压器，较S9型配变累计节能2677kwh，较S11型配变累计节能2196kwh。

3.1.2 低压精细补偿节能效果

根据系统节能统计模块数据，该台区在4个月的监测期间内精细无功自动补偿累计补偿29411kvar·h，按3次配变无功经济当量0.09计算，共节能2647kwh。

3.2 提高供电质量