關(guān)于降低配變?nèi)嘭?fù)荷不平衡度研究及應(yīng)用

李柯，李斌，程永安

（國網(wǎng)陜西省電力公司藍(lán)田縣供電分公司，西安710500）

1 項(xiàng)目研究?jī)?nèi)容及實(shí)施方案

1.1 研究?jī)?nèi)容及工作思路

近年來國家電網(wǎng)堅(jiān)持“新農(nóng)村、新電力、新服務(wù)”的農(nóng)電發(fā)展戰(zhàn)略，緊密圍繞“新農(nóng)村建設(shè)”、“家電下鄉(xiāng)”等惠民政策，同時(shí)結(jié)合農(nóng)村地區(qū)實(shí)際情況，找準(zhǔn)關(guān)鍵問題，注重工作方法，因地制宜,多措并舉，自上而下分層治理。以多年運(yùn)行數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，將三相負(fù)荷不平衡引起的低電壓治理工作納入常態(tài)管理，不斷總結(jié)農(nóng)電營銷及業(yè)擴(kuò)報(bào)裝工作流程存在的問題，完善業(yè)擴(kuò)管理制度，深入分析、研究三相不平衡對(duì)電壓質(zhì)量的影響程度，通過深化、細(xì)化農(nóng)電日常管理，規(guī)范工作流程，逐步消除三相不平衡對(duì)電壓質(zhì)量的影響。

1.2 三相不平衡影響分析

配變?nèi)嘭?fù)荷不平衡對(duì)電壓質(zhì)量的影響。目前我國農(nóng)村地區(qū)絕大部分配變的繞組接線都采用D/yn0或者Y/yn0的接線方式，配變一次側(cè)繞組絕緣接地、二次側(cè)繞組經(jīng)中性線接地,同時(shí)連接零線,二次側(cè)低壓出線采用三相四線制的供電模式。當(dāng)出現(xiàn)三相用電負(fù)荷不平衡時(shí)，將會(huì)出現(xiàn)零序電流。由于配電變壓器的一次側(cè)繞組沒有中性線，二次繞組側(cè)產(chǎn)生的零序電流無法在一次側(cè)繞組中予以平衡，零序電流在零序電阻上產(chǎn)生電壓降直接會(huì)對(duì)配變二次側(cè)產(chǎn)生中性點(diǎn)位置偏移。我們結(jié)合電路模型分析可以知道，中性點(diǎn)位移會(huì)導(dǎo)致A、B、C三相的相電壓不對(duì)稱，當(dāng)某一相上接的負(fù)荷過大，這一相上的電壓也就會(huì)降低，同時(shí)另兩相的電壓將會(huì)升高。因此當(dāng)三相負(fù)荷的電流不平衡度值越大時(shí)，中性點(diǎn)的位移也就會(huì)越大，導(dǎo)致電壓的偏差情況也就會(huì)越大。

實(shí)際情況是我國農(nóng)村配網(wǎng)中大多數(shù)低壓負(fù)荷為照明和家用電器等單相負(fù)荷用電，用戶負(fù)荷的使用時(shí)間不同且分相負(fù)荷存在比較大的差異，三相電流不平衡很明顯，導(dǎo)致某相的用戶電壓偏低，而有些用戶電壓偏高，特別是在用電高峰期期間，個(gè)別配變的某一相上接的用電設(shè)備較多，如果同時(shí)用電時(shí)就會(huì)產(chǎn)生單相電流較大超過其他兩相，導(dǎo)致該相上的電壓偏低，使有些用戶的電器無法使用。三相負(fù)荷嚴(yán)重的不平衡，中性點(diǎn)電位就會(huì)出現(xiàn)偏移，線路電壓降和功率損失就會(huì)大范圍增加。接在重負(fù)荷相的單相用戶易出現(xiàn)電壓偏低，電燈不亮、電器效率降低、三相用電器燒毀等問題。而接在輕負(fù)荷相的單相用戶易出現(xiàn)電壓偏高，可能會(huì)導(dǎo)致電器絕緣層擊穿、電器使用壽命減少或燒毀電器。同時(shí)對(duì)三相用戶來說，三相電壓不平衡，也會(huì)引起電機(jī)溫度較高的現(xiàn)象。

農(nóng)村地區(qū)三相不平衡引起的低電壓情況。農(nóng)村地區(qū)因三相不平衡引起電壓過低的情況主要產(chǎn)生在比較偏遠(yuǎn)的地方，低電壓主要發(fā)生在冬季負(fù)荷高峰期和晚高峰期。其次為夏季旅游旺地，由于氣候涼爽、空氣質(zhì)量?jī)?yōu)良，吸引了大量的城市居民常住，加之旅游人員的增長(zhǎng)較快，綠色農(nóng)業(yè)、家電負(fù)荷成為該地區(qū)負(fù)荷增長(zhǎng)點(diǎn)；冬季負(fù)荷高峰期主要是每年的11月-3月，春節(jié)前后外出務(wù)工人員返回，農(nóng)村居住人口較平時(shí)突然增加，同時(shí)由于天氣寒冷，照明、取暖設(shè)施集中使用造成負(fù)荷高峰。配變臺(tái)區(qū)三相負(fù)荷不平衡易造成三相電壓不對(duì)稱，并且存在某相電壓過低現(xiàn)象。

三相負(fù)荷平衡是安全供電的前提。三相負(fù)荷不平衡時(shí)，輕則降低線路和配電變壓器的供電效率，重則會(huì)因負(fù)荷相重載過大，造成導(dǎo)線燒斷、開關(guān)燒壞或者變壓器燒壞等嚴(yán)重事故。同時(shí)低壓線路中線線徑一般較細(xì)，三相負(fù)荷不平衡時(shí)中線電流過大，會(huì)導(dǎo)致發(fā)熱，有可能引起火災(zāi)，或者被燒斷。同時(shí)只有三相阻抗平衡，才能保證低壓漏電保護(hù)器安全運(yùn)行，防止出現(xiàn)人身觸電傷亡等惡性事故。

三相負(fù)荷保持平衡是降低線損的基本。三相負(fù)荷不平衡將會(huì)產(chǎn)生不平衡電壓，出現(xiàn)電壓偏移，增大中性線的電流，就會(huì)大大增加線路的損耗。實(shí)踐證明，一般情況下如三相負(fù)荷不平衡可引起線損率上升2%～10%，三相負(fù)荷不平衡度如果大于10%，則臺(tái)區(qū)線損將會(huì)很明顯的增加，較大的影響企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

三相電器的效率降低。配變?nèi)绻谌嘭?fù)載不平衡情況下運(yùn)行，輸出的電壓三相也會(huì)不平衡。由于存在著正序、負(fù)序、零序三個(gè)電壓分量，當(dāng)三相不平衡的電壓輸入三相電器后，負(fù)序電壓產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)和正序電壓產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相反，就會(huì)引起制動(dòng)效應(yīng)。由于正序磁場(chǎng)比負(fù)序磁場(chǎng)強(qiáng)，電動(dòng)機(jī)仍按正序磁場(chǎng)方向轉(zhuǎn)動(dòng)，而負(fù)序磁場(chǎng)的制動(dòng)作用，必將引起電動(dòng)機(jī)輸出功率降低，從而導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)輸出效率降低。運(yùn)行時(shí)電動(dòng)機(jī)的溫度和無功損耗，也將隨電壓的不平衡升高和增大，如果這種情況下長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行就會(huì)出現(xiàn)故障或者事故。

1.3 項(xiàng)目實(shí)施情況

本項(xiàng)目采用下列幾種方法解決目前配變低壓臺(tái)區(qū)三相負(fù)荷不平衡所引起的低電壓等負(fù)面現(xiàn)象，治理三相負(fù)荷不平衡治理低電壓工作,適用于配變低壓臺(tái)區(qū)三相負(fù)荷不平衡度大于15%而造成的單相電流較大，從而產(chǎn)生較大壓降而造成的低電壓現(xiàn)象。

加強(qiáng)分相審批及日常管理。結(jié)合農(nóng)電日常管理工作，認(rèn)真分析農(nóng)電業(yè)擴(kuò)報(bào)裝流程、制度存在的問題，以及三相不平衡對(duì)電壓質(zhì)量帶來的影響，完善管理制度，完成《農(nóng)村供電分公司低壓負(fù)荷接入審批制度》的編制工作。

負(fù)荷分相調(diào)整。兩相負(fù)荷進(jìn)行綜合調(diào)整，將高負(fù)荷相調(diào)整到低負(fù)荷相線路供電，調(diào)整后三相負(fù)荷更加平衡。

計(jì)量箱分相編號(hào)管理。為了便于對(duì)臺(tái)區(qū)負(fù)荷進(jìn)行分相管理，統(tǒng)計(jì)三相負(fù)荷變化情況，對(duì)臺(tái)區(qū)計(jì)量箱進(jìn)行分相編號(hào)及統(tǒng)計(jì)，為新增用戶接入提供指導(dǎo)。

電網(wǎng)改造。對(duì)于由于供電半徑過大，負(fù)荷過重導(dǎo)致的供電末端“低電壓”問題，且通過農(nóng)網(wǎng)改造提前規(guī)劃好線路走徑及配變布點(diǎn)，使得供電半徑得到改善或者增加無功補(bǔ)償?shù)妊b置進(jìn)行徹底解決，盡量減少2相線的分布，同時(shí)考慮后期負(fù)荷發(fā)展。

特殊情況。針對(duì)個(gè)別配變平均負(fù)載率低于25%、電壓波動(dòng)過大的季節(jié)性“低電壓”問題，可使用有載調(diào)容、調(diào)壓配變。

2 應(yīng)用效果分析

結(jié)果表明，采取調(diào)整負(fù)荷措施后，臺(tái)區(qū)原來因三相負(fù)荷不平衡引起的低電壓情況得到顯著改善，綜合電壓合格率顯著提高，在全天各個(gè)時(shí)間段，三相電壓均符合電壓質(zhì)量規(guī)定范圍，實(shí)現(xiàn)了預(yù)期研究和應(yīng)用目標(biāo)。

實(shí)施降低三相負(fù)荷不平衡后，設(shè)備利用率得到提高，因三相負(fù)荷相對(duì)平衡，可降低線損率，并有效提高相電壓，不用進(jìn)行投資。缺點(diǎn)是農(nóng)村用電負(fù)荷同時(shí)率較低，在進(jìn)行平均分配負(fù)荷后，不能完全達(dá)到負(fù)荷平衡，由于多次進(jìn)行調(diào)整，影響工作效率。

3 結(jié)論與建議

3.1 結(jié)論

理論分析和實(shí)際監(jiān)測(cè)表明，農(nóng)村地區(qū)配電線路負(fù)荷三相不平衡會(huì)引起電壓質(zhì)量降低，在負(fù)荷高峰期會(huì)對(duì)用戶生產(chǎn)、生活造成嚴(yán)重影響，經(jīng)過項(xiàng)目實(shí)施可知調(diào)整三相用戶數(shù)量和負(fù)荷分布的方法是提高臺(tái)區(qū)相電壓的有效措施。

三相負(fù)荷不平衡治理適用于農(nóng)村單相負(fù)荷較多，三相負(fù)荷較少的臺(tái)區(qū)，對(duì)于負(fù)荷同時(shí)率較低的臺(tái)區(qū)應(yīng)健全資料、多次進(jìn)行調(diào)整，直至不平衡率降至最低。如果農(nóng)村配變的三相負(fù)荷不平衡度都達(dá)到規(guī)定范圍，其后期產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益也將會(huì)十分可觀，電網(wǎng)安全可靠運(yùn)行也能得到保證，為農(nóng)村地區(qū)群眾生產(chǎn)生活用電需求做好電力保障工作。

3.2 建議

①由于負(fù)荷隨時(shí)發(fā)生變化，所以要關(guān)注負(fù)荷突變、關(guān)注用電季節(jié)變化。隨著用戶負(fù)荷增加或季節(jié)變化，及時(shí)調(diào)查、規(guī)劃、調(diào)平，不斷提高三相平衡度。②對(duì)負(fù)荷較大的農(nóng)村低壓動(dòng)力客戶裝置三相缺相保護(hù)裝置，當(dāng)任何一相斷電時(shí)，能自動(dòng)切斷總電源以消除三相不平衡。③農(nóng)網(wǎng)改造施工時(shí)分支線應(yīng)盡量架設(shè)三相四線制線路，減少迂回線路，杜絕交叉跨越，T接用戶時(shí)做好負(fù)荷調(diào)查科學(xué)分配線路負(fù)荷。④同時(shí)管理部門應(yīng)把配變?nèi)嘭?fù)荷不平衡度作為常態(tài)化管理，制定獎(jiǎng)懲規(guī)定，列為考核指標(biāo)，促進(jìn)臺(tái)區(qū)管理人員對(duì)此項(xiàng)工作的自覺性和積極性。