晶闸管分级电压调节器方案设计-第二版20160901

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1、晶闸管分级电压调节器整体方案设计目录1应用背景12装置工作原理分析32.1基本原理32.2取能点在负载侧工作原理分析42.3取能点在电源侧工作原理分析62.4小结73技术指标74方案设计94.1一次设计94.2二次设计13版本记录时间创建版本备注2016.3.13黄杰Ver1.0创建2016.4.4龙云波Ver1.1增加内容2016.4.5黄杰Ver1.22016.8.2龙云波Ver2.01应用背景近年来，随着县域经济发展和城镇化水平不断提高，尤其是社会主义新农村建设和“家电下乡”等惠农政策的出台，加之农村地区加工业的蓬勃发展，致使农村地区电力供需平衡偏紧，以至于在用电高峰时段，部

2、分地区的用户端电压偏低，给农户的日常生产和生活带来了极大的困扰，造成了严重制约当地农村社会经济发展的低电压问题。而根据国网公司相关部门的统计，在国网公司经营区内农村的低电压用户共有847.6万户，占到农村总用户数的3.75%，由此可见低电压问题已具有一定的普遍性，需要供电部门予以重视，并通过有效的技术手段予以解决。目前，面都低电压问题所采取的应对措施主要有以下几种：（1）增加供电电源通过在低电压问题集中的地区新建变电站以增加供电电源，可以有效减小供电半径，从根本上解决供电用户的低电压问题。但是，变电站建设资金投入巨大，建设周期较长，且由于低电压问题多发生在供电线路末端，用户较为分散

3、，新建变电站的供电容量难以得到充分利用。因此，该方式虽能从根本上解决低电压问题，但资金投入大，见效慢，经济性差。（2）更换供电线路，采用更大线径的线缆；利用将供电线路更换为截面积更大的导线可有效减小供电线路的阻抗，从而降低供电线路所带来的电压降落，也可从根本上解决供电用户的低电压问题。但是，由于配电系统网络复杂，供电线路众多，故更换线路所需资金投入巨大，建设周期长，经济性较差。（3）调节供电变压器分接头通过对上级供电变压器的分接头进行调节，可以在不增加辅助设备的情况下调节线路电源端的电压，实现对供电线路末端用户低电压问题的治理。但由于变压器分接头可调节范围较窄，对由供电线路过长导致

4、线路压降过大所造成的供电用户低电压问题治理效果欠佳。（4）采用无功补偿装置通过并联补偿装置可在不影响线路正常运行的情况下，通过无功电流的注入，减小供电线路的阻抗，降低线路上的电压降落，进而达到对供电用户低电压问题的治理。若并联补偿装置为采用电力电子全控开关技术的设备，则装置的补偿精度高，响应快。但是，由于补偿效果受线路自身阻抗的制约，且在部分工况下会增大线路输送的无功功率，影响了无功补偿对低电压问题的治理效果；此外，对于采用电力电子全控开关技术的设备，由于开关器件的限制，当设备应用于高压配电系统时，势必将增加设备的成本及技术实施的复杂性。（1）利用可控串补来补偿线路压降利用可控串补

5、可调节线路的等效阻抗，减小线路压降，也能达到提高线路末端用户电压的目的，且由于采用电力电子技术，具有补偿精度高，响应速度快的特点。但是，该方式同样受到电力电子器件的制约，当设备应用于高压配电系统时，势必将增加设备的成本及技术实施的复杂性，因此难以在高电压配电系统中推广。表1低电压问题治理措施优缺点比较治理措施优点缺点增加供电电源根本解决低电压问题投资大、见效慢、经济性差（电源负载率低）更换供电线路线缆根本解决低电压问题投资大、见效慢、经济性差（线路日常传输功率低）调节变压器分接头基本不用新增设备人工调节相应速度慢，电压调节范围有限采用无功补偿装置并联补偿，不影响线路正常运行，补偿响

6、应快补偿效果受线路阻抗影响，增加线路输送的无功功率，受器件技术限制利用可控串补响应速度快，补偿精度高受电力电子器件限制，难以用于高电压配电系统，且设备成本较高晶闸管分级电压调节器响应速度快，不受电力电子器件耐压限制，成本低，经济性好分级补偿，补偿精度略差晶闸管分级电压调节器通过多抽头的取能变压器将补偿装置的工作电压降至低压侧，通过晶闸管来控制取能变压器分接头的投切，在保证补偿精度的前提下实现了对负载电压的分级补偿，解决了电力电子器件耐受电压的限制问题，保证了装置的动态响应性能，降低了装置的制造成本。此外，装置通过串联变压器直接输出电压实现对负载电压的补偿，其补偿方式更为直接，效果也

7、与并联无功补偿相比更加明显。上述优势使该设备与其它低电压治理方式相比，具有更加广阔的应用前景。1装置工作原理分析122.1基本原理晶闸管分级电压调节器串联在系统供电线路和负荷之间，补偿配电网线路由于线路较长或分布式能源接入引起的电压降落，提高电力系统可靠性和负荷供电质量。晶闸管分级电压调节器主要由并联取能变压器T1、串联接入变压器T2、晶闸管阀SCR2、旁路开关QF和控制系统组成。图1晶闸管分级电压调节器主电路示意图当供电线路电压Usys发生电压降落时，并联取能变压器