低压电能（精选6篇）
低压电能 篇1
在工作中, 笔者常常发现低压电能表接线端子烧毁的现象。例如故障退表中, 60%以上的故障是端子盒烧毁。笔者现结合10多年的计量工作实践, 总结一些经验与同行交流。
1 故障原因分析
1.1 串接接线方式存在的隐患
(1) 针对一只单相电能表, 正确的接线方法是一进一出 (1, 3进, 2, 4出) 。但是在一个电能表箱内安装多只单相电能表, 通常习惯采用多只电能表串接的接线方式:即总进线 (电源线) 接于第一只电能表的进线接线端子, 然后依次从前一只电能表的进线并接电源线至下一只电能表。这样最容易造成前端电能表接线端子烧毁。因为最后一只电能表的进线端子通过的电流仅为该只电能表所接客户的负荷电流, 而前面的电能表, 接线端子通过的电流则为后级所有客户负荷电流的总和, 所以容易造成最前端的电能表表尾接线端子烧毁, 如图1所示 (为方便起见, 仅画出单根电源线, 以示说明) 。
(2) I1, I2, I3, I4, I5, I6分别为电能表箱中客户电能表的负载电流, I总为该电能表表箱总负载电流。各只电能表进线端节点电流值及其之间的关系如下:
I总=节点1=I1+I2+I3+I4+I5+I6;
节点2=I2+I3+I4+I5+I6;
节点3=I3+I4+I5+I6;
节点4=I4+I5+I6;
节点5=I5+I6。
(3) 从以上各节点的电流值可以看出:如果采用串接方式, 最后将造成位于前端的电能表进线接线端子承受电流是后端所有客户负载电流的和, 所以前端电能表进线接线端子由于负载过大, 容易导致发热而烧毁。
1.2 接线工艺差或使用的导电材质不当
(1) 有些工作人员接线时图省事或其他原因, 仅旋紧1个螺丝 (接线螺丝为上下2个) 或未将紧固螺丝旋紧, 导致接触面积减小、接触电阻增大, 从而导致接线端子烧毁。
(2) 电能表接线端子采用的是导电性能良好的铜材。但是, 大多客户使用的进、出线多为铝质, 在长时间通电情况下, 由于铜、铝之间会发生铜铝氧化反应, 从而在其接触面之间增加氧化膜, 逐渐增大了相互之间的接触电阻。由于电流的热效应, 接触面之间发热严重, 在负荷较大或长时间带负荷运行情况下, 导致接线端子烧毁。
1.3 电能表超载运行
供电企业的配表原则是根据客户初报装时的负荷配置合适规格的电能表, 但是由于客户的家用电器增加, 并不向供电企业申报, 因客户负荷逐渐增加, 导致电能表过载, 从而使电能表接线端子超出自身的负载能力而发热, 烧毁接线端子。
2 解决电能表接线端子烧毁的办法
2.1 改进电能表箱接线方式
改串接接线方式为彼此独立的接线方式 (单进单出的接线方式) , 如图2所示。在目前市场上通用电能表箱的基础上, 增加了接线端子排 (母线排:单相用电, 建议使用铜质端子排) 。接线原理由图2可看出, 电源进线 (相线、中性线) 直接接入电能表箱接线端子排, 然后, 每一只电能表的进线再从接线端子排上接线。为了安全起见, 电能表箱内可以仅留出接线端子排上的接线螺丝位置, 其余部分用绝缘热缩管进行封装。
2.2 提高接线工艺和质量
(1) 增强工作人员的责任心和业务素质, 在电能表接线完工后, 应全面检查所有接线螺丝的紧固程度, 确保接线端子接线牢固。
(2) 电能表箱内接线端子排与电能表接线端子之间的连接线, 应统一使用与客户负载电流相适应的铜质导线。
2.3 避免电能表超载运行
抄表及核算人员应根据客户每月用电能量, 掌握客户的用电负荷增加情况。对负荷增加较快的客户或新装客户, 要在运行一段时间后, 开箱对接线螺丝进行紧固, 以防接线不牢固引起表层发热而烧毁电能表接线端子。同时, 根据掌握的资料, 判断客户电能表承受负载的能力是否正常, 及时提醒客户更换规格更大的电能表。
低压电能 篇2
关键词 低压输电；输电距离；变电所
中图分类号 TM 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2012)052-0173-01
我国国策的重要一项就是节能减排可持续发展，其中不容忽视的节能设计重要部分就是电气节能。工作人员在设计建筑电气时，应将现有资源在设计工程过程中成分利用起来，保证供配电系统的设计合理性以及供配电设备容量的正确选择，节能产品应作为首选，使低压输电线路尽可能缩短，从而达到节约能耗的目的。
1 分析低压输电线路的电能损失
电能损失组成部分中，最为重要的一项即是电能在输电线路上的损失。在目前普遍使用的低压输电线路中一直都存在着非常巨大的电能损失情况，人们应对此给予高度的重视。在过去很长的一段时间里，线路较长的高压输电线得到的重视程度较高，设计人员在进行设计工程时，对于导体的选择按照经济电流密度的要求进行，采取了一系列的措施用以节能。但由于低压输电线路较短和较近的输电距离，电能的损失情况一直以来被人们忽视掉了。而实际情况则是，由于非常多数量的低压输电线路回路，导致总长度非常之长的线缆，最终造成了大量有色金属和电能的消耗和损失。因此，针对电能在低压输电线路上的巨大损失问题必须给予高度的重视。低压输电线路截面选择的因素是以导体发热允许的电压降以及载流量为重要依据的，±5%的额定电压偏差值是允许范围。400 V为线路首端的电压，361 V为线路末端的电压。若以185 mm2全塑电缆为设定的低压输电线路，则77.5%为其线路电阻的阻抗；若选用的全塑电缆为70 mm2，则95%为其电阻阻抗；当全塑电缆为35 mm2时，则其电阻阻抗可高达99%。当全塑电缆在25 mm2以下时，可以忽略不计其电抗。由此可见，输电线路在低压配电系统中的电阻是主要的，电能在输电线路电阻上的损失在无功和有功电流上均有发生，电能在输电线路上的总损失额度，通常占据了5%~8%的用电设备总额定功率，可见输电线路上的电能损失在配变电系统电能损失总额度中所占的比例是非常之高的。假设负荷中心与变电所之间的偏离距离能够减少
40 m，则线路配出中心位置与电气竖井的偏离距离减少25 m，此时的位置是比较合理地设置电气竖井与变电所的距离，而此种情况下的低压输电线路将有多达77.5 m的总长度缩短距离。此时，线路上的电能损失将降至60%，而每年可节约的电能度数将超过
25万度。以眼下的正常价格计算，则每年将有20余万元人民币的电费被节约下来，低压输电线路长度的缩短对于节约电能损失的重要意义由此可见一斑。
2 低压输电线路上电能损失的原因
2.1 负荷中心与变电所的偏离
负荷中心的核心位置应为变电所，但是尽管有相关规定明确规范了设计工程，不过由于实际施工过程中受到多种因素的影响，最后落实的情况往往并不理想，由此问题也接踵而来。首先是变电所偏离了负荷中心，增大了电能损失。负荷中心与变电所的偏离，等同于高压输电的效果采取的却是低压输电的方法，380 V的低压输电电压仅为10 kV高压输电的1/26，当输送功率相同时，则380 v的电流比10 kV的电流大26.3倍。在相同的线路电阻和输电距离情况下，380 V的低压输电电压将会造成高出10 kV的高压输电电压多大692倍的输电线路电能损耗。造成这种情况的原因是，由于绝无可能相同的高压输电线路与低压输电线路截面，高压10 kV的输电线路截面仅为低压380 V输电线路截面的1/20，电能损耗就会因增大的输电线路截面而相应减少。在实际情况中，当传输功率和距离相同时，高压10kV输电线路上电能的损失仅为低压380 V输电线路上电能损失的1/30。其次是桐耗量由于变电所与负荷中心的偏离而被动增加。由上述情况可知，高压10 kV输电电缆的电缆截面仅为低压380V输电电缆截面的1/20，故此后者就将有20倍的有色金属材料消耗于前者，加之较多系统保护级数，低压配电系统的上级断路器会因为各级保护间的选择性而被大量增加，相应地加多了大量的电缆、电线截面，对于有色金属材料尤其是铜的消耗量陡增，而这些都是可以通过合理设置并正确实现变电所与负荷中心的位置得以避免的。再一点就是供电质量由于变电所与负荷中心的偏离而被降低了。采用低压供电时，越大的电流会导致越大的电压波动，负荷中心与变电所的偏离所导致的加长输电线路，更易引发并扩大电压偏差，导致用电低谷和用电高峰时出现过电压或欠电压的情况，而危害更严重的过电压情况直接使用电设备寿命被大大缩短，甚至是将用电设备烧毁。由此可见，变电所与负荷中心位置的合理性，对于节约消耗，尤其是减少电能损失，具有非常重要的意义。因此需要时刻强调变电所必须深入负荷中心。然而现实情况却不尽如人意，无论是待建还是完工的工程中，只有极少数真正做到了变电所位于负荷中心，其余均无法按照设计工程要求切实做到，导致了电能长时间、极大量地无功损失掉。
2.2 电缆竖井、二级低压配电室的合理位置
不仅仅是变电所，眼下还普遍存在着电缆竖井和二级低压配电室与其线路配出中心偏离甚远的现象。电缆长度会随着电缆竖井和二级低压配电室与最佳位置的偏离而增加，比例达到了1.5:1，等同于负荷中心与变电所之间1.5 m的距离偏差，所引发的电能损失情况同样触目惊心不可忽视。因此，处于最佳位置的电缆竖井、二级低压配电室，既可以将低压输电线路的电缆长度有效地缩短，节能节材，同时还可使供电质量得到明显提高。
3 低压输电线路电能损失的应对措施
综上所述可知，造成大量电能在低压输电线路上损失消耗的直接原因就是输电电缆线路过长，客观造成的电缆电线截面增大、电压偏差扩大，因此如何有效控制低压输电线路的距离，是降低低压输电线路上电能损失严重这一问题的方法之一。将低压输电线路长度缩短的有效措施之一即是对供电半径予以限制。这里所指的供电半径，不单纯是直线距离作用于建筑平面图，对其含义的正确理解是：包括了电缆和输电导线的长度（总长度包含垂直、水平、室外和室内线路）。其中尤其需要重视如何控制低压220 V/380 V的供电半径，当计算负荷和供电距离较大时，具体情况以工程实际为依据，应采用高压供电，按照最大电压降的限制及电缆、电线允许的载流量，综合考虑初始投资和电源条件各方面因素，力求确保供电方案的经济、技术合理性。其二是如何控制照明直线的长度。最末端灯盏与最末一级照明配电箱之间的直线长度应控制在40 m以内，在对照明配电箱和电气竖井的位置进行确定时，对于线路的垂直部分和水平拐弯的长度要全面考虑，保证建筑物端部与电气竖井之间的直线距离保持在30 m以内；同时保证
60 m直线距离是两个竖井之间的最大限度。其三是尽最大可能实现谐波减少、平衡三相负荷，从而使中线线中的电流减少，使线路的电压降和中性线上的电能损耗得到减小，而当中性线上没有电流经过时，则电能损失和压降仅发生在相线上，这样就实现了节能、使供电质量提高的目的，对于供电安全也十分有利。
4 结束语
科学发展观要求我们实现长期可持续的发展，然而实际生产生活中却存在着比比皆是的无功损耗。低压输电线路上的电能损失情况由来已久，却因为一直没有得到人们足够的重视而愈演愈烈，造成了持续性的无功损耗。笔者对低压输电线路上电能损失的严重现象进行了分析，并针对低压配电室、电气竖井和变电所的合理位置以及如何控制供电半径等问题提出论证，提出了减少降低电能在低压输电线路上大量损失的应对措施。
参考文献
[1]庞传贵,王苏阳,王筝等.低压输电线路的电能损失不容忽视[J].中国建筑设计研究院,2006,25(11):56-58.
低压三相四线电能表的带电调换 篇3
1 危险点分析与控制措施
(1) 组织现场工作人员学习“电能计量装置装拆作业指导书”。作业前要完成培训工作, 人员培训要到位, 当天工作内容要清楚, 做到心中有数。
(2) 人员分工明确工作场地具备作业条件, 填写低压第二种工作票。
(3) 施工作业在高处进行时必须使用安全带和安全绳, 并在合格可靠的绝缘梯或其他登高工具上工作。
(4) 操作人员着装满足《国家电网公司电力安全工作规程》要求。一人操作, 一人监护。
(5) 换表作业具有可靠的安全操作空间, 操作人员不允许接触任何带电物体。
(6) 风险辨识及预控措施要落实到位, 并由工作人员签字确认。
2 作业前准备
(1) 核对工单所列的电能计量装置是否与客户的供电方式和申请容量相适应, 如有疑问及时提出。
(2) 凭工单到表库领用电能表, 并核对所领用的电能表是否与工单一致。
(3) 检查电能表的校验封印、接线图、检定合格、资产标记 (条形码) 是否齐全、校验日期是否在6个月以内、外壳是否完好。
(4) 检查所需的材料及工具、仪表等是否配足带齐。
(5) 电能表在运输途中应注意防震、防摔, 应放入专用防震箱内, 在路面不平、震动较大时, 应采用有效措施减小振动。
(6) 换表前, 现场核对工作对象、工作范围、工作内容是否与工作任务单一致, 检查换表现场有无违约用电、窃电、不合理结存电能量等异常, 如存在异常应停止换表作业, 保护现场, 及时上报。
(7) 与客户共同做好作业前准备和安全措施后, 按工作任务单要求实施换装作业。
3 现场作业
3.1 作业人员安全防护
(1) 作业人员安全防护。作业人员戴安全帽, 穿棉质长袖工作服, 袖口扣牢, 双脚穿电工绝缘鞋, 戴棉质手套, 佩戴防护目镜, 站在干燥的绝缘板上, 使用合格的绝缘电工工具。电工工具除刀口部位外, 其余部位要做好绝缘处理。
(2) 操作条件。电能表电流回路无电流或电能计量装置二次电流回路能可靠短接, 电压回路带电。
(3) 对于在金属箱柜安装的电能表, 应在电能表下部表与后壁之间垫一块干燥绝缘的板状物 (可以用干燥纸板、木质层板或薄的塑料板) , 防止带电导线拔出后触碰金属物体引起接地短路事故) 。
(4) 工作现场, 具有充分的操作空间。必要时, 对可能影响换表空间的带电体做临时绝缘隔离。
(5) 工作环境应宽敞明亮。光线不足时, 应采取其他照明措施, 并应防止光线直射作业人员的眼睛。
3.2 直接接入式三相四线电能表带电更换操作步骤
(1) 对电能计量装置进行验电。使用低压验电笔, 根据《国家电网公司电力安全工作规程》做好验电三步 (先在有电的电源上测试验电笔正常, 再对电能计量装置进行试验, 最后返回到有电的电源确认测试过程中验电笔完好) , 在确保电能表外壳不带电、电能表外观无异常时方可打开表尾接线盒。
(2) 调换前运行参数检查。观察电能表的运行状况, 使用钳形多用表测量电能表尾的相电压、线电压、相电流、相电压和相电流的相位。检查电能表在已知负荷条件下, 每个功率单元电压、电流、电压和电流的相位关系是否正常。
(3) 拉开负荷侧总开关。
(4) 拆除接表线。拆除接表线的顺序:先拆进表线, 后拆出表线。操作细节:左手在距表尾20—30 mm处捏住待拆除进表导线 (不得向下用力) , 右手握螺丝刀, 旋松两颗压线螺丝, 此时应全神贯注顺势向下轻轻拔出导线, 当进表线全部脱离表位后, 将带电导线线头向操作者方向做90°压弯, 用电工绝缘胶布 (或绝缘套管) 将裸露导线做临时包裹, 操作者不能接触导线裸露部分。以此方法完成所有进表线的拆除。
(5) 电能表更换固定后, 做恢复接线。恢复接表线的顺序:先接入出表线, 后接入进表线。做第一根带电的电压导线操作细节:左手握住导线, 右手将临时包裹的电工绝缘胶带抽脱, 操作者应全神贯注顺势将导线对准电能表接线孔, 不得前后左右偏出, 向上轻轻将导线插入压线孔, 到位后用螺丝刀将其压紧。以此方法完成第二根、第三根电压导线的连接。
(6) 核对接线无误后, 合上负荷侧总开关。
(7) 调换后运行参数和电能表运行状态检查。调换后运行参数测试检查同“调换前运行参数检查”, 观察更换后电能表在已知负荷条件下圆盘转动或脉冲数是否异常, 确保调换后的电能表运行正常。
(8) 注意问题。不得同时松开所有压线螺丝, 防止线束因自身重力下垂引发短路、接地事故。正确的做法:单根松脱, 抽出后, 做绝缘包扎, 依次处理其余带电导线线头。
3.3 经电流互感器接入的三相四线电能表带电更换操作步骤
(1) 对电能计量装置进行验电。使用低压验电笔, 做好验电三步, 在确保电能表外壳不带电、电能表外观无异常时方可打开表尾。
(2) 调换前运行参数检查。观察电能表的运行状况, 使用钳形多用表测量电能表尾的相电压、线电压、相电流、相电压和相电流的相位。检查电能表在已知负荷条件下, 每一个功率单元电压、电流、电压和电流的相位关系是否正常。
(3) 对二次回路配置有联合接线盒 (试验接线盒) 的电能计量装置, 可采用“间断计量”的方式开展带电换表作业。
(1) 在试验盒上将各相电流连片可靠短接, 并观察电能表运行情况, 当圆盘不转或不发脉冲时, 再将电压连片断开。同时用秒表开始计时。
(2) 拆除接表线。拆除接表线的顺序:先拆电压线, 后拆电流线。
(3) 悬挂新调换的电能表, 并按新调换的电能表接线图将二次线正确接入新调换的电能表。恢复接表线的顺序:先接电流线, 再接电压线。核对接线无误后, 在试验盒上连通三相电压, 拆开各相电流短接连片。电能表开始运行, 停止秒表计时。
(4) 记录电能表停止计量时间。利用测量前客户用电功率和记录短接时间, 计算换表期间应补电能量, 记录在工作单指定位置交客户签字确认后, 传递到营销业务部门, 进入电费系统一并收取。
(5) 调换后运行参数和电能表运行状态检查。调换后运行参数测试检查同“调换前运行参数检查”, 观察更换后电能表在已知负荷条件下, 圆盘转动或脉冲数是否异常, 确保调换后的电能表运行正常。
(4) 对二次回路没有专用联合接线盒 (试验接线盒) 的电能计量装置, 换装作业应确保电能计量装置出线侧负荷开关在断开位置。
(1) 拉开负荷侧总开关, 拆除接表线。拆除接表线的顺序:先拆电压线, 后拆电流线。操作细节:左手在距表尾20—30 mm处捏住待拆除进表导线 (不得向下用力) , 右手握螺丝刀, 旋松两颗压线螺丝, 此时应全神贯注顺势向下轻轻拔出导线, 当进表线全部脱离表位后, 将带电导线线头向操作者方向做90°压弯, 用电工绝缘胶布将裸露导线做临时包裹, 操作者不能接触导线裸露部分。以此方法完成所有电压线的拆除。
(2) 悬挂新调换的电能表, 并按新调换的电能表接线图将二次线正确接入新调换的电能表。恢复接表线的顺序:先接电流线, 再接电压线。做第一根带电的电压导线操作细节:左手握住导线, 右手将临时包裹的电工绝缘胶带抽脱, 操作者应全神贯注顺势将导线对准电能表接线孔, 不得前后左右偏出, 向上轻轻将导线插入压线孔, 到位后用螺丝刀将其压紧。以此方法完成第二根、第三根电压导线的连接。
(3) 核对接线无误后, 合上负荷侧总开关。
(4) 调换后运行参数和电能表运行状态检查。调换后运行参数测试检查同“调换前运行参数检查”, 观察更换后电能表在已知负荷条件下, 圆盘转动或脉冲数是否异常, 确保调换后的电能表运行正常。
3.4 清理工作现场
低压电能 篇4
随着非线性负荷的大量增加, 导致电网电压、电流波形发生畸变, 造成大量电能损失;同时, 冲击性负载及无功补偿不足常引起电网电压波动和闪变, 影响企业的正常生产和人民群众的日常生活, 并导致线路损耗增加, 使电能损失严重。
目前, 单一电力电子系统是解决电能质量问题的重要途径, 但单一电力电子系统由于存在功能的局限性, 难以满足对谐波、无功等电能质量问题的治理要求, 所以低压配电网电能质量需要综合治理。低压配电网电能质量综合治理装置由此而生。
1 总体设计思路
电能质量的补偿形式主要是按不同的电压等级进行分类。在配电网低压系统中主要是对电压波动和谐波进行治理。配电网高电压等级应用的谐波治理和无功补偿装置相对成熟, 而低压配电网的电能质量常被忽视, 本文描述的电能质量综合治理装置主要以380V配网为治理对象。
若以理想的电能质量控制为目标, 则主要努力方向为以下几个方面:
1) 电能质量控制系统在控制效果与功能上应该是对多种电能质量问题均具有较好的控制效果, 而不是仅对某一特定的电能质量问题起作用;
2) 电能质量控制系统具有较高的性价比, 在装置成本较低的情况下实现高性能的电能质量控制;
3) 电能质量控制体现在对现有电能质量控制器的合理利用上, 在已投运装置的基础上, 通过增加少量其它装备或改变控制算法、运行策略等提升整个电能质量控制系统的性能;
4) 电能质量控制是一个全局的概念, 对于特定的配电网而言, 电能质量控制装置配置的容量、位置等应从全局的角度考虑, 以较低的投资获得最优的控制效果。
笔者设计的低压配电网电能质量综合治理装置具备滤波、无功补偿、过电压保护等功能, 兼具监测的作用。
1) 基于曲折移相零序滤波器的设计思路, 在保留了无源滤波器投资少、效率高、结构简单、运行可靠及维护方便等优点外, 还克服了其许多缺点, 能做到滤波特性不受电网参数影响、不对其他谐波产生放大作用、没有失谐问题等。和有源滤波器相比, 成本低廉、工作可靠、过载能力强。同时, 可以实现基波零序的低阻通道, 对单相负载造成的严重不平衡具有明显的负载平衡作用。
2) 无功补偿技术的发展趋势表明, 技术性能优越的智能型无触点无功动态补偿装置, 必将成为主流, 故采用之。
3) 低压配电网的绝缘水平较低, 低压配电网二次防雷技术能保护用户电源安全, 减少用电纠纷, 同时兼顾提高零序滤波器和无功补偿装置的过电压防护水平和可靠性。
4) 合理的治理方案必须依赖于对电能质量的监测与分析, 亦在装置中有所表现。
以下对低压配电网电能质量综合治理装置的各功能模块详细说明之。
2 谐波治理
谐波产生的根本原因是由于电力系统中某些设备和负荷的非线性特性使所加的电压与电流不成线性关系而造成的波形畸变。使用滤波器可消除谐波。
2.1 零序滤波器
零序电流在系统中性线中流通, 包括负载不平衡的基波电流、3次、9次、15次等3倍频次谐波电流。和三相正序、负序电流在中性线互相抵消不同, 零序电流由于三相大小相等、相位相同在中性线上表现为叠加的效果。基于曲折移相的无电容拓扑零序滤波器, 就是根据零序电流的特点, 通过特殊磁路结构及绕组接线, 在电源和负载之间实现零序低阻通道, 将负载产生的基波不平衡电流、3倍频高次谐波电流等零序电流导入, 避免了零序电流主要成分通过系统形成回路, 从而达到滤波的效果。
滤波器为全铁心结构, 每相铁心上分布有匝数相同的两组绕组, 三相轮换曲折反极性连接。由于零序电流矢量总是大小相等、方向相同, 因此, 一个线圈在一个心柱内产生的零序磁通将被绕在同一个心柱上的另外一个线圈产生的零序磁通抵消, 这就使得装置呈现出的零序阻抗很小, 如果采用并绕工艺来制作电抗器, 则绕组间的漏磁可以忽略不计, 因此零序滤波电抗器的零序阻抗基本等于绕组的电阻 (非常小) , 因此零序滤波电抗器可引导负载的零序谐波电流就近形成回路以避免注入系统, 扩大影响范围。
零序滤波电抗器接入系统后电路拓扑如图1所示, 图中ZS为系统阻抗, ZSN为系统侧中线阻抗, ZLN为负载侧中性线阻抗, ZRN为滤波器零序阻抗。
2.2 设计要点
2.2.1 过载问题
由图2可见, 系统内的零序电流由两部分激励产生, 其一为不平衡或非线性负荷, 其二为三相不平衡的系统电源。流过滤波器的零序电流可通过分别考虑两部分激励的叠加原理进行分析。一般地, 滤波器的容量根据负载零序电流的大小进行设计, 不会出现过载长期过载现象。但若系统电压发生三相不对称, 出现较大零序电压分量时, 由于系统输出阻抗 (包括线路阻抗、中性线阻抗) 和滤波器阻抗均很小, 因此系统侧的零序电压将引起数值很高的零序电流通过滤波器流通, 极端情况下会导致滤波器、电源变压器及线路的过载烧毁, 酿成事故。
采用中性线串联限流电抗器是一种有效方法, 可以显著限制因系统电压三相不对称引起的过大的零序电流。但中性线串联电抗器可能引起中性线上压降过高导致三相不平衡, 甚至引起中性线的开路故障。另外, 我国规程规定中性线上不允许加装开关和熔断器等设备, 更不用说接入电抗器了。
为此, 针对输出阻抗小的大容量系统设计出了零序阻断电抗器。即在零序滤波器接入点的线路上串联对零序电流呈现高阻, 而对正序、负序为低阻的进线电抗器。这样就完美实现了负荷侧零序电流在负荷和零序滤波器间流动, 不进入系统, 而因电源不对称产生的零序电流因回路零序阻抗极大而被限制到极小数值。同时, 滤波器对系统正序、负序分量基本无影响。
2.2.2 高效的磁路结构设计
对阻零电抗器和滤波器的铁心进行一体化设计, 可以大大降低有效材料的消耗, 减小体积, 降低成本, 提高效率。但阻零电抗器为三相串联接入线路, 为零序励磁电抗;而滤波器为并联接线, 正序、负序分量为励磁电抗, 而零序分量为漏抗, 设计中要求两者磁通在铁心中互不干扰。
2.2.3 减小滤波器漏抗
漏抗数值会对滤波效果将产生显著影响, 因此必须尽量降低漏抗数值。其中绕组排列、铁心结构是重要影响因素。图3为一种降低漏抗的排列思路。
2.2.4 降低滤波器阻尼
阻尼存在使得滤波器的等效阻抗增大, 削弱了滤波效果。同时零序谐波电流长期通过滤波器流通, 阻尼过大会显著增加损耗, 降低效率。因此, 最大限度地降低阻尼是非常必要的。
从两个方面着手, 一是减小铁心损耗, 二是降低铜耗。两种措施都会使得有效材料消耗增加、体积增大。设计中兼顾滤波效果和制作成本的经济设计方法。
3 无功补偿
在配网线路安装无功补偿电容器是补偿无功功率的重要手段, 其中用接触器投切电力电容器以补偿用户无功功率为常用方法。但其响应速度较慢, 在用电设备无功变化较快且有冲击性负载的系统中, 不能实施有效地跟踪补偿;且存在电容器投入时会产生较大的涌流、电容器切除时会产生较高的过电压、电容器再次投入之前需要充分的放电、每次投切电容器容量有限制、切除后的电容器必须延时3分钟后方可再次投入等问题。故采用无触点开关取代之。
本模块设计中考量电容器投切开关及控制策略的选择, 以及高性能指标下的成本约束等。
本模块采用全数字紧凑型, 装在配电变压器低压侧, 根据无功电流的变化按权重 (可编码设定) 自动投切电容器, 对用户侧进行三相无功补偿, 补偿到变压器最大负荷时其高压侧功率因数不低于0.9。补偿容量最小5kvar, 最大65kvar, 以5kvar为基数加权。其原理接线图如图4所示。
本模块采用组合固体开关取代传统的机械开关, 如图5所示, 包括一个二极管D、一个可控硅S和一个控制器组成。二极管D与可控硅S反向并联, 在控制器发出触发脉冲前, 可控硅S关断, 电容C通过二极管D被预充电至系统电压, 造成可控硅S导通前两端电压差为0。当控制器跟踪无功电流决定进行补偿时, 触发脉冲的起点位于可控硅S两端电压差为0的时刻, 脉冲周期与电网电压一致, 并联电容投入电网, 输出无功。补偿完毕, 停止触发, 则在电流为0时, 可控硅S自然关断, 电容C重新充电, 准备下次补偿。故此开关具有以下特点:它直接采样无功电流, 而非功率因数, 故能做到实时跟踪无功电流以快速自动投切电容器;它在双零状态时投切电容器, 在投切电容器时做到响应快 (极短小过渡过程) , 可靠性高 (无涌流和过电压) , 消除了过载的可能。
此开关在得到开信号后, 接通的延时不会超过一个周波;关断时亦然, 也就是说本开关的开关速度小于20ms, 这一进步给无功补偿的测量和控制带来了极大的变化。有了这样的开关速度, 投入、切除电容器的数量也没有限制的条件, 其测量改为无功功率 (电流) 测量, 在知道线路所缺无功功率时, 采取一步 (最多两步) 到位的投入和切除方法, 在一个或几个周波的时间内跟上线路无功变化, 且输出采取加权重的分组方法, 减少输出组数。例如, 可以采取分组电容kvar的比为1:2:3:3的四组输出代替平均输出时的9组输出;用kvar为1:2:3:3:3的5组输出去代替平均的12组输出;用kvar为1:2:3:3:3:3的6组代替平均的15组输出。
4 二次防雷与过电压保护
根据《电力系统二次设备SPD防雷技术规范》标准, 采用多级分层次的对配电变压器、低压配电网电能质量治理装置和用户电源进行系统过电压和雷击过电压防护。
4.1 配电变压器的防护
用户系统通常由10kV/380V配电变压器供电, 雷电直接击到输电线路上, 或者输电线路旁边地方落雷时感应到线路上, 于是雷电从电源线路侵入用户系统。防护措施如图6所示。
4.2 低压配电网电能质量治理装置的防护
1) 配电线路和装置遭受雷击后, 雷电流会经避雷装置流入接地网, 如果接地网的接地电阻偏大或接地网的均压效果不好时, 在强大的雷电流作用下, 会使接地网的局部电位显著抬高, 并由此导致电地位对设备反击而损坏设备。
从安全及运行稳定等角度来考虑, 装置必须可靠接地, 如果雷击时, 设备的接地线路为高电位, 而装置的某处因某种原因为低电位, 则地线对装置上该点的电位差全部由设备承受, 这实际上是地线对装置某点的过电压, 该过电压也是轻则使设备加速老化, 重则直接将设备损坏。
所以, 为了改善冲击地电位分布限制局部电位升高, 设计中尽量从地电位分布均匀考虑, 防止局部电位升高, 对装置造成的不良影响。
2) 因雷电通过低压电源系统对控制和测量的危害较大, 因而低压电源系统的防雷保护也就特别重要。为防止低压电源系统的雷害事故, 在低压釆取如下防雷保护措施。
对装置的系统供电电源和控制系统、测量系统配置电源保护装置, 保护装置应符合国家和行业相关标准, 具备很高的电涌流泻放能力, 最大放电电流至少100kA或80kA (8/20μs) ;保护装置应具有失效检测指示、标准模块化安装等功能, 具备较大的电涌流泄放能力和零地保护模式。
对装置的控制信号和测量信号在前串接隔离变压器进行隔离, 并加装对地电容或电涌保护器 (SPD) 进行雷电波的吸收。
4.3 用户电源的防护
4.3.1 电源第一级
在向控制系统供电的配电系统 (交流配电柜和UPS) 的总配电柜出线端口分别配置电源第一级保护装置 (如电涌保护器) ;在UPS的主回路、蓄电池、旁路、输出电源等位置分别配置第一级保护装置。保护装置符合IEC和GB等相关标准, 适用于重要设备电源供电系统的第一级电源电涌保护, 具备很高的电涌流泻放能力, 最大放电电流至少100kA或80kA (8/20μs) , 选用带有雷击计数功能的SPD;各级SPD具有劣化指示功能。
4.3.2 电源第二级
在各控制系统的分配电柜输入前端分别设置低压配电系统保护装置。保护装置应具有失效检测指示、标准模块化安装、可插拔更换防雷模块等功能, 具备较大的电涌流泄放能力和零地保护模式, 适用于三相电源系统的第一、二级防雷。
4.3.3 电源第三级
在各控制系统的用电设备输出配电柜分别设置低压配电系统保护装置。该保护装置具有失效检测指示、标准模块化安装、可插拔更换防雷模块和零地保护模式等功能, 具备大的雷电流泄放能力, 适用于三相电源系统的第三级防雷。
4.3.4 电源设备前 (第四) 级
在操作台等位置安装插座式保护装置作为电源末级保护。保护装置符合IEC和GB等相关标准, 具有共模、差模防雷模式、RFI/EMI滤波电路及级间协调电感器、可吸收无线电电磁干扰等线路浪涌等功能。
5 分布式电源的接入与监测
配电网作为电力系统的最末端直接与用户 (尤其是居民用户) 相连, 本身的电能质量指标就比较落后。分布式发电引入配电系统后, 其电能质量水平直接影响到用户的日常生活和经济活动, 各种如电压跌落、闪变、短时供电中断、三相不平衡以及谐波等电能质量问题, 使得更易发生供电阻塞以及次生故障。
值得一提的是, 微网本身也可担当一定的电能质量调节任务, 与电能质量调节装置配合可起到扬长 (功率响应积极, 有功无功分别可调) 避短 (间歇、不稳定) 的作用, 同时可降低配电网中配置的用户电力装置的容量。
因此, 加强对电能质量各指标的监测, 可及时采取有效措施。本装置监测电压变化及谐波含量, 辅助分析。
6 结语
本文所述低压配电网电能质量综合治理装置足以解决380V配电网的各种电能质量问题。本装置在多个台区运行, 滤波、无功补偿及二次防雷效果显著。
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低压电能 篇5
1 产生低压三相电能计量装置误差的主要原因
1.1低压三相电能计量装置自身存在的质量问题。低压三相电能计量装置在进行安装时, 首先要参照标准的操作程序来进行, 并且要保证安装步骤的合理性。然而在实际进行操作过程中, 还会受到很多不确定因素的影响, 这样低压三相电能计量装置的安装就无法满足标准的要求, 从而在应用的过程中就会出现误差等一系列问题。常见的安装问题主要有安装接线不牢固, 这样会导致接触的电阻增加, 而线路中的负荷也会进一步的增加, 从而导致低压三相电能计量装置出现误差。另外, 在进行安装时候如果计量装置安装不够牢固, 电能表就会出现倾斜, 那么也会增加误差出现的记录, 通常情况下, 电能表如果在低负荷状态下运行, 那么出现的误差也就会越大。而低压三相电能计量装置本身的质量问题也是产生误差的主要原因, 同时, 在进行使用的过程中, 如果没有对低压三相电能计量装置进行及时的维护, 那么也将会出现误差的现象。根据调查研究表明, 如果电流互感器的精度出现问题, 这样也容易产生误差, 所以, 在进行互感器精度等级的选择时, 我们要尽量选择负荷比较宽的电流互感器, 而在使用的过程中, 宽负荷电流互感器要尽量避免和普通的电流互感器搭配使用, 这样也会影响到低压三相电能计量装置的精确度。
1.2互感器的二次负荷过大引起的偏差。电流互感器是低压三相电能计量装置中的重要部分, 如果运行过程中互感器的二次电能计量回路出现确实, 那么互感器的二次负载就会增加, 因此低压三相电能计量装置就会出现误差。我们在应用过程中, 要对电压的稳定性进行判定, 其中比差与角差如果随着二次电流的变化而出现变化, 并且在电流互感器的二次负荷相比较差也都会受到一定的影响, 在这种情况下, 也会导致计量装置出现误差。
1.3自然因素对低压三相电能计量装置的影响。自然条件也是影响低压三相电能计量装置精准度的重要因素, 比如在气温不断变化的过程中, 如果温度较高时感应式电能表的电压、相位角等就会发生变化, 那么计量装置的准确度也就会受到影响, 在温度过低时候, 电能表的电压以及相位角也会出现变化, 那么也会造成计量装置的偏差。而温度的变化不仅包括了相位温度误差, 这其中还包括了幅值温度误差, 很多设备由于长期处在外部环境下, 对于外界环境温度的变化没办法进行有效的保护, 特别是在一些温度变化幅度较大的地区, 计量装置的误差也会大大增加。
2 降低电能计量装置误差的措施和方法
从对电能计量装置误差产生的原因分析可以看出, 虽然误差的存在是难以消除的, 但是可以通过一系列的手段来将误差降到最低, 而由于大多数的误差产生都是综合性的结果, 仅仅只针对某一因素来降低误差也并不会带来很好的表现效果。因此就需要利用有效的技术措施来降低影响误差的每个因素环节, 这样也才能够最大限度的提高低压三相电能计量装置在运行过程中出现误差的几率。
2.1选择科学的计量方式。科学合理的计量方式对于计量误差具有直接的影响, 能够有效的提高计量装置的准确度。因此在选择计量方式时, 应当根据用户的需求针对性的选择多种计量方式。对于一般的电力用户来说, 可以选择单芯四线的接线计量方式;对于动力负荷比较大的工业用户, 可以选择三相三线V型计量方式。对于农村地区低压出库, 可以选择三块单相电能表计量的方式。通过这种连接方式能够提高单个电能表的独立性, 当一相电能表出现故障时, 其他电能表仍然能够继续工作, 提高了测量的准确度。
2.2选择准确度比较高的计量装置。在应用的过程中尽量选择精度高、稳定性好的多功能电能计量装置, 特别是随着电子技术的快速发展, 多功能电能表已经日益完善, 其误差也比较稳定。对于多功能电能表来说, 可以同时满足正反有功和无功的电能计量和脉冲输出, 以及电量追补等功能。而且其过载能力比较强, 功耗比较小, 能够满足三相电能计量的需要。根据电流互感器的之间的误差, 进行合理的配对, 减少互感器合成的误差。目前互感器的合成误差已经成为了电能计量装置误差来源, 因此应当选择准确度高、误差小的互感器来降低误差。对于电流互感器二次导线的选择应当根据互感器二次回路的实际情况, 选择合理的长度和截面。在一般情况下电流互感器的二次回路导线截面积应当不小于4 mm2, 而且其中间不能有接头。在使用之前应当测量电流互感器的实际二次负荷, 使负荷在额定的负荷范围之内, 这是提高准确度的重要方式。计量用的电流互感器的二次绕组必须专线专用, 不能够和其他的测量、保护等装置混合使用。同时尽量选择电流回路负荷阻抗比较小的计量装置, 例如电子式电能表。
2.3做好误差的分析。对于互感器来说, 允许一定的误差存在, 但是其误差应当限定在一定范围内。在应用之前应当对电流互感器的合成误差进行严密的统计和计算, 并且做好误差的记录。这样能够在计量装置的维护过程中, 采取合理的方法快速的进行调整, 从而减少综合误差的影响。在校验电流互感器的合成误差时, 如果发现误差数据和使用之前的数据差异比较大时, 应当进行科学的检查。同时应当对电能表、互感器进行周期性的检验和更换, 从而确保电能计量的准确性。
结束语
低压三相电能计量装置数量比较多, 而且应用广泛, 因此在电能计量装置的选择过程中带来比较大的困扰。电能企业应当根据低压电能计量装置的规范要求, 统一施工工艺和配置原则, 加强对低压电能计量装置的综合误差分析, 采取合理的措施, 降低误差, 对于综合性误差比较大的装置应当进行及时的改造。保证低压电能计量装置的可靠运行, 减少误差所造成的经济损失。
参考文献
[1]彭杏芳.低压三相电能计量装置的误差分析及改善措施[J].中国高新技术企业, 2012 (16) :115-117.
低压电能 篇6
低压集抄技术发展到现在, 按照电能表向集中器传输数据方式大致分为两种方式:一是小无线方式, 二是载波方式, 通过表1对两种方式进行对比介绍。
通过表1可以看出, 载波方式与小无线方式最大的区别在于电能表与集中器之间的数据传输方式。载波方式是载波电能表通过电能表中的通信模块将数据通过电力线路直接发送至集中器;小无线方式是采集器通过485线将电能表数据采集, 再通过微功率电台将数据无线发送至集中器。
2 农村低压台区的特点
以山东省平邑县供电公司 (以下称平邑公司) 所辖的供电区域为例, 由于地处沂蒙山区, 农村各户住房相对平原地区的比较分散, 居民居住点落差大, 部分村内甚至没有主要街道, 统一布线采集难度大, 相邻两村之间的距离一般都在5 km以内。照明变压器一般为每村1台, 变压器的容量大多为50 kVA或80 kVA。
低压出线根据变压器的位置决定, 变压器在村中间的一般低压都有二回出线 (三相四线) 。为了尽量保证三相负荷平衡, 每根相线上所带户数约为全村户数的1/6;变压器安装位置在村一头的, 一般低压都是一回出线 (三相四线) , 每根相线上所带户数约为全村户数的1/3, 一般较小的村也就几十户、一百多户, 较大的村可达几百户。户表都用集表箱固定在室外墙壁上, 根据每个区域 (胡同) 居民户数的多少采用不同型号的集表箱, 每个集表箱所安装电能表 (标准外形尺寸) 的数量一般分为4块、6块、8块不等。
3 载波电能表在低压集抄中的优势
经过一段时期的发展, 两种低压集抄方式的技术已日渐成熟, 在电能表的通信、数据包的上传等方面比较稳定。作为县供电企业, 农村低压台区占较大的比例, 平邑公司对两种方式的低压集抄都有使用, 通过设备安装调试、用户建档、对抄表不成功表计排查以及远程抄表整个过程的各个环节对比来看, 我们认为载波电能表应大力在农村低压台区集抄建设中推广使用, 理由有以下几个方面。
(1) 载波电能表的使用节省了设备开支。农村低压台区的电力用户相对较为分散, 每个台区有其自身的特殊性, 比如两户之间跨越河道, 动力用户分散在台区较为边缘的地带。在这样的情况下, 微功率电台的信号强度有限, 必须逐块表计安装低压采集终端, 并保证周围有其他的采集终端作为中继, 才能实现与集中器的数据传输。而载波电能表的使用只需要通过电力线路就可以实现电能表与集中器的通信, 不但节省了485线的使用, 还减少了采集器的安装数目。即使是距离集中器较远的区域, 也只需要加装一个中继器, 即可以实现对整个区域的信号传输覆盖。
(2) 载波电能表的使用节省了人力成本。载波电能表的使用, 使低压集抄的模式从三层架构模式变为两层架构模式。借助户表改造的机会, 只需将原有的电能表更换为载波电能表, 在配电盘中安装集中器, 通过建档下发参数即可实现台区集抄。与三层架构的集抄相比, 不但在前期安装的过程中节省了人力安装485线和采集器, 同时也避免了因485线的安装错误而导致抄表不成功现象的发生。
(3) 载波电能表的使用节省了管理成本。载波电能表的通信通道就是220 V的输电线路, 只要电力线路通道畅通, 就能保证通信通道的畅通, 不需要对通信通道进行设置和维护。
(4) 载波电能表的使用提高了电能信息采集率。电力线对载波信号造成高削减。当电力线上负荷很重时, 线路阻抗可达1Ω以下, 造成对载波信号的高削减。实际应用中, 当电力线空载时, 点对点载波信号可传输到几千米。但当电力线上负荷很重时, 只能传输几十米。根据农村低压台区的负荷特点, 白天时负荷较高, 而夜间的负荷却很低低, 将集中器数据采集的时间间隔设为2 h, 在这种情况下能将日冻结数据100%地上传至主站, 而小无线方式无线信号受传输距离的影响较大, 很难保证100%的抄取率。
通过实际的应用, 载波电能表比小无线方式有许多突出的优点, 但载波电能表并不是完美无缺的, 比如容易受电网其他谐波干扰, 在以后的科技攻关中应当研究其对电网谐波的过滤, 以达到更好的使用效果。