浅谈如何改善台区三相负荷不平衡运行

发表时间:2020/5/22   来源:《电力设备》2020年第3期   作者:罗宗理
[导读] 摘要:居民新装、销户、搬迁都会改变台区负荷情况,打乱原本的三相负荷平衡运行,以至于存在台区三相负荷分配不平衡现象,导致台区供电质量降低,线路损耗增加,变压器损耗增加,变压器工作效率降低,很大程度影响了变压器的稳定运行。
        (云南普洱思茅供电局六顺供电所  665000)
        摘要:居民新装、销户、搬迁都会改变台区负荷情况,打乱原本的三相负荷平衡运行,以至于存在台区三相负荷分配不平衡现象,导致台区供电质量降低,线路损耗增加,变压器损耗增加,变压器工作效率降低,很大程度影响了变压器的稳定运行。另外,台区三相负荷不平衡运行会增加台区线损率,台区线损率的波动影响综合线损率,降低综合线损率是供电所的重点任务,是凸显供电所台区线路管理能力的重要指标之一。另一方面,三相负荷不平衡运行会导致电压波动,影响居民正常用电,同时,为居民提供安全稳定可靠的电压,保障电力设备安全可靠运行是我们电力人不可推卸的责任。业扩新装是改变台区三相负荷的源点,新装前先对该台区负荷情况进行分析,确定负荷最大相和最小相,把居民照明用电负荷增加在负荷最小相上,从而改变三相负荷不平衡情况。
        1 供电所台区负荷状况
        供电所作为南方电网基层部门,其供电范围面向各个村寨。供电方式以前主要为两相供电,农网改造后基本实现三相电在各村寨的普及,但是由于农村地势的复杂性和人口的稀疏性,个别村寨只进行了部分三相电改造,无论后段两相线路搭接哪一项都会造成三相负荷不平衡。其次,村寨用户分散,T节点多,跳线混乱,造成三相相序不易辨识,而且很多线路为十几年前老线路,其规范性不强。另外,居民用户用电时段不规律,主要高峰期为晚上,负荷波动大。很多的装表接电的工作人员并没有专业的对于三相负荷平衡的知识概念,因此在接电的时候并没有注意到要控制三相负荷平衡,只是盲目和随意的进行电路的接电荷装表,这在很大程度上造成了三相负荷的不平衡。其次,大多数供电线路都是动力和照明混为一体的,所以在使用单相的用电设备时,用电的效率就会降低,这样的差异进一步加剧了配电变压器三相负荷的不平衡状况。
        2 三相负荷不平衡运行的危害
        2.1增加线路的电能损耗
        在三相四线制供电网络中,电流通过线路导线时,因存在阻抗必将产生电能损耗,其损耗与通过电流的平方成正比。当低压电网以三相四线制供电时,由于有单相负载存在,造成三相负载不平衡在所难免。当三相负载不平衡运行时,中性线即有电流通过。这样不但相线有损耗,而且中性线也产生损耗,从而增加了电网线路的损耗
        2.2增加配电变压器的电能损耗
        配电变压器是低压电网的供电主设备,当其在三相负载不平衡工况下运行时,将会造成配变损耗的增加,因为配变的功率损耗是随负载的不平衡度而变化的。同时,配变出力减少。配变设计时,其绕组结构是按负载平衡运行工况设计的,其绕组性能基本一致,各相额定容量相等。配变的最大允许出力要受到每相额定容量的限制。假如当配变处于三相负载不平衡工况下运行,负载轻的一相就有富余容量,从而使配变的出力减少。其出力减少程度与三相负载的不平衡度有关。三相负载不平衡越大,配变出力减少越多。为此,配变在三相负载不平衡时运行,其输出的容量就无法达到额定值,其备用容量亦相应减少,过载能力也降低。假如配变在过载工况下运行,即极易引发配变发热,严重时甚至会造成配变烧损。
        2.3配变产生零序电流
        配变在三相负载不平衡工况下运行,将产生零序电流,该电流将随三相负载不平衡的程度而变化,不平衡度越大,则零序电流也越大。运行中的配变若存在零序电流,则其铁芯中将产生零序磁通。

(高压侧没有零序电流)这迫使零序磁通只能以油箱壁及钢构件作为通道通过,而钢构件的导磁率较低,零序电流通过钢构件时,即要产生磁滞和涡流损耗,从而使配变的钢构件局部温度升高发热。配变的绕组绝缘因过热而加快老化,导致设备寿命降低。
        2.4影响用电设备的安全运行
        配变是根据三相负载平衡运行工况设计的,其每相绕组的电阻、漏抗和激磁阻抗基本一致。当配变在三相负载平衡时运行,其三相电流基本相等,配变内部每相压降也基本相同,则配变输出的三相电压也是平衡的。假如配变在三相负载不平衡时运行,其各相输出电流就不相等,其配变内部三相压降就不相等,这必将导致配变输出电压三相不平衡。同时,配变在三相负载不平衡时运行,三相输出电流不一样,而中性线就会有电流通过。因而使中性线产生阻抗压降,从而导致中性点漂移,致使各相相电压发生变化。负载重的一相电压降低,而负载轻的一相电压升高。在电压不平衡状况下供电,即容易造成电压高的一相接带的用户用电设备烧坏,而电压低的一相接带的用户用电设备则可能无法使用。所以三相负载不平衡运行时,将严重危及用电设备的安全运行。
        2.5电动机效率降低
        配变在三相负载不平衡工况下运行,将引起输出电压三相不平衡。由于不平衡电压存在着正序、负序、零序三个电压分量,当这种不平衡的电压输入电动机后,负序电压产生旋转磁场与正序电压产生的旋转磁场相反,起到制动作用。但由于正序磁场比负序磁场要强得多,电动机仍按正序磁场方向转动。而由于负序磁场的制动作用,必将引起电动机输出功率减少,从而导致电动机效率降低。同时,电动机的温升和无功损耗,也将随三相电压的不平衡度而增大。所以电动机在三相电压不平衡状况下运行,是非常不经济和不安全的。
        3 台区三相负荷不平衡的控制与改善
        基于乡镇供电情况,台区负荷不平衡运行是不可能完全消除的,保持完全平衡运行状态不可能永久持续,因为乡镇居民照明用电占比大,负荷平衡易偏移。用电量小,电压质量要求不苛刻,不必安装智能调节器。变压器负载率普遍低于百分之六十,小范围的偏差不会给变压器造成过大的损害。但是,我们应控制三相负荷不平衡运行增量,反止三相负荷不平衡给台区、线路和用电客户带来损害。
        立足于现状,改善台区三相负荷不平衡运行主要靠规范居民照明业扩新装控制。随着自动化和信息化的发展,电力办公系统越来越方便,四合一系统中采集管理模块下的抄表数据查询功能就能看到台区三相负荷运行状况。业扩现场勘查前对用户所在台区进行三相负荷状况查询,采取分时段采取数据,对峰时段、谷时段、平时段进行对比,选择负荷低的相序记录,业扩现场勘查时核对台区并找到负荷低的相序,表计安装时管控人员根据现勘结果进行火线搭接。
        台区相序混乱是现场勘查时找到低负荷相的难点,相序选择错误会使台区负荷不平衡运行更严重,会带来更大的损失。为此,我建议在台区线路首端、末端、T分支点悬挂相序牌,这样不仅解决了相序选择难的问题,还方便了线路巡视、故障排查
        参考文献
        [8]曹法明《电气.时代》.2011年第5期.
        [18]邱关源 《电路》.高等教育出版社.第5版.
        作者简介
        罗宗理,男,1994年12月,云南电网有限责任公司普洱思茅供电局,助理工程师。
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