[ 高级搜索 ]
·2017第八届配电自动化技术应用论坛 ·第九届成套设备发展与技术论坛(... ·第八届工业设计院及工业用户技术... ·2017第十七届中国国际电力电工高... [更多...]
当前位置:首页 >> 电气论文
对于低压三相电流不平衡线损的分析
2017-11-14 14:12:51  作者:牛迎水  来源:中国设计师网  
  •   在当前的低压配电网中普遍存在着三相电流不平衡运行状态,当这种不平衡状态严重时,它不仅会大大增加低压线路的电能损耗,还会使配变的低压绕组、高压绕组、甚至高压线路的损耗增加。本文详细地分析了低压三相电流不平衡对线损增加的影响,并从低压配电网的规划、设计、运行维护、营销抄表等多个环节提出了治理措施。

  国网河南省电力公司鹤壁供电公司 牛迎水

  1 前言

  在我国城乡低压配电网中普遍采用三相四线制供电方式,其主要原因是该供电方式既可以满足三相动力负荷的用电需要,也能够为众多的单相照明及其他单相负荷提供电源。在理想的三相四线制低压配电系统中,三相电流和电压有同样的幅值,且A、B、C相位互相差1200,这样的系统就叫做三相平衡系统(或称为三相对称系统);当三相负荷完全平衡时,零线电流为零,零线上就没有损耗,这当然是配电最理想的状态。然而由于大量照明及其他单相负荷的存在,低压电网规划和分配到各相电源的负荷很难做到均衡,即使按照设计容量进行了平衡分配,由于负荷运行是动态变化无法预控的,这就造成了10kV配变普遍存在着三相负荷不平衡的现象。三相负荷不平衡既包括三相电压不平衡,也含有三相电流不平衡,两者是相辅相成的,它们均与线路阻抗的对称性、用户负荷特性及负荷配置有关。由于实际工作中普遍存在着严重的三相电流不平衡超标问题,治理了三相电流不平衡超标也就保障了三相电压不平衡的合格,因此本文重点研究三相电流不平衡的影响,并提出不平衡超标后的治理措施。

  2 三相负荷不平衡标准

  (1)三相电压不平衡度

  三相电压不平衡度是指三相电力系统中三相电压的不平衡程度,用电压负序分量与正序分量的方均根值百分比表示。测量时需要在系统正常运行的最小运行方式下,负荷不平衡度最大的时候测量。

  按国标《电能质量三相电压允许不平衡度》(GB/T15543-2008)规定,电力系统公共连接点(又称为PCC点,即配电系统中一个以上用户的连接处),正常运行方式下电压不平衡度允许值为2%,短时间不得超过4%,接入公共连接点的每个用户引起该点正常电压不平衡度允许值一般为1.3%。

  (2)三相电流不平衡度

  三相电流不平衡度即三相电流不平衡的程度(也有叫不平衡率),通常用符号β来表示,按照惯用的《架空配电线路及设备运行规程》(SD 292-1988)中的计算办法,三相电流不平衡度β的计算公式为:

\

  (3)三相电流不平衡度标准

  按照中华人民共和国电力行业标准《配电变压器运行规程》(DL/T 1102-2009)及国标《供配电系统设计规范》(GB 50052-2009)中的相关规定,当配电变压器的三相负载不平衡时,应监视其最大相的电流。对于接线方式为Yyn0(或YNyn0)的配电变压器,中性线电流的允许值为额定电流(相电流)的25%;对于接线方式为Yznll(或YNznll)的配电变压器,中性线电流的允许值分别为额定电流(相电流)的40%,或按制造厂的规定。

  在公用配电网中使用的配电变压器多采用Yyn0结线组别,它表示其高压绕组为星形、低压绕组亦为星形且有中性点和“0”结线组别的三相配电变压器。按照上述规定,这类配变中性线电流的允许值为:100kVA变压器零线电流不超过36A;200kVA变压器零线电流不超过72A;315kVA变压器零线电流不超过113A等,这些是由变压器的结构所决定的。

  由于中性线电流的增加不仅会引起变压器损耗的增加,同时造成中性点电位的偏移。当三相电流不平衡度不超过15%时,中性点电压的位移一般不超过5%。因此,在《架空配电线路及设备运行规程》(SD 292-1988)中规定,变压器的三相负荷应力求平衡,三相负荷不平衡度不应大于15%,只带少量单相负荷的三相变压器,中性线电流不应超过额定电流的25%。其中“只带少量单相负荷”是指变压器的负荷很小或者专用变压器正常负荷停用后,只有单相照明负荷,为了减少线路投资和便于控制,允许零线电流在不超过额定电流的25%情况下运行。

  结论:三相电流不平衡度标准为:a三相电流不平衡度不超过15%;b对于接线方式为Yyn0类型的配电变压器,中性线电流的允许值小于额定电流(相电流)的25%。

  (4)三相电流不平衡度标准的应用

  为了准确判断三相电流不平衡超标程度,科学合理安排治理计划,扎实做好三相电流不平衡度超标治理工作,有必要通过配变运行监测系统平台对一个月内三相电流不平衡度超标的数据进行综合分析,将超标的情况分为如下三种情况,区别对待:

  ①凡是一个月内不平衡度连续10天超标30%及以上,或累计15天超标30%及以上,并且中性线电流大于额定相电流25%的配变台区,列为不平衡度严重超标配变台区。对于这类台区,需要安排周计划进行治理。

  ②凡是一个月内不平衡度连续10天超标15%以上,或累计15天超标15%以上,并且中性线电流大于额定相电流25%的配变台区,列为不平衡度超标配变台区。对于这类台区,需要安排月计划进行治理。

  ③凡是一个月内不平衡度有断续超标的情况,但达不到上述两种标准范围要求的台区,列为不平衡度超标重点关注的台区。对于这类台区,需要根据具体情况,实时安排到月计划进行治理。

  ④对于不具备不平衡度实时信息采集分析的台区,可以安排人工在负荷高峰季节或高峰日的高峰时段进行重点测量,参照上述标准,合理安排计划进行治理。

  3 三相电流不平衡对线损的影响

  (1)三相负荷不平衡对低压线路损耗的增损分析

\

  ④三相电流不平衡时的附加损耗

\

  (4)三相负荷性质不平衡对低压线路的增损分析

  有些低压线路三相负荷各相电流值接近,但中性线电流也很大,甚至超过了最大相线电流,这是由于三相负荷的性质不同所引起,即三相负荷的功率因数不同。此时的增加损耗主要是中性线的不平衡损耗,是其他三相负荷电流损耗的1/3。

  可见,三相四线制供电,要实现三相负荷平衡,包括负荷大小、负荷性质的平衡。

\

  可见,同样的用电设备、同样的负荷,在低压线路分布均衡程度不同,其电能损耗就大不一样。

  通过上述典型情况分析可知:三相负荷电流不平衡超标对配电网综合线损影响非常大。目前城乡居民用电负荷的高速增长,单相负荷已成为电力负荷的主要方面,在低压线路三相四线制方式下,若不能够实时监测三相负荷电流的超标程度、不能够及时地实施动态调整不平衡负荷,则线路的综合线损可能会增加2~4倍。所以对于庞大的中低压配电网来说,及时调整三相负荷、使三相负荷电流均衡地分配在不同的相位上,具有非常大的降损潜力。

  4 三相电流不平衡超标的治理措施

  三相电流不平衡超标所造成的损耗是低压配电网技术降损的关键。由于中低压配电网线损管理涉及配电网规划设计、配电网运维、电力客户抄表收费、台区线损管理等多个部门,要实施三相电流不平衡超标治理,需要多个部门职责分明、各负其责,通力协作、合力工作,才能达到降损节能目的。按照当前的供电公司管理机构设置,下面根据部门管理职能提出如下治理措施:

  (1)发展策划部

  发展策划部作为线损综合管理部门,对于低压线路的三相电流不平衡超标治理具有监督与协调管理职能。

  ①要关注低压线路线损管理工作,尤其是三相电流不平衡调整工作。

  ②对于线损统计分析中发现的台区线损率高的问题,要跟踪与关注,监督和协调相关部门做好三相负荷不平衡调整工作。

  ③指导和协助运维部做好三相负荷不平衡管理制度的建设与完善,加强考核监督管理。

  (2)规划设计部门(配电网设计)

  规划设计部门在设计低压配电系统时,严格执行《供配电系统设计规范》(GB 50052-95)相关要求,采取下列措施来降低低压配电系统三相电流不平衡超标率。

  ①要充分考虑单相负荷对低压线路线损的影响。从公用变出线至进户表电源侧的低压干线、分支线应尽量采用三相四线制,减少迂回,避免交叉跨越。

  ②把单相用户均衡地分接在A、B、C三相线路上,在设计上提高系统平衡水平;当用户最大负荷电流小于或等于30A时,可采用220V单相供电;当用户平均负荷电流大于30A时,宜采用220/380V三相四线制供电。

  ③为降低负序电流的影响,以避免在供电电压上产生负序电压降,需要一个低的内部系统阻抗。为此需将不平衡负载接至电网的高短路容量水平点,或者通过降低内部阻抗的其他系统措施来实现这一点。

  (3)运行维护部门(运维部)

  运维部是三相电流不平衡超标治理的直接责任部门,是实施负荷调整的现场操作者,要重点落实以下措施:

  ①加强基础资料管理。有完整、准确的低压线路接线图(重点是导线截面与长度),低压线路负荷分布图(重点是表箱位置与负荷接入相位)等,绘入生产管理PMS系统实施规范管理,做到系统图形参数与现场实际、图纸材料相一致。无论架空或电缆线路,相线与零线应按A、B、C、O采用不同颜色的导线或标识,并按一定顺序排列,方便负荷调整工作的准确识别。

  ②加强三相电流不平衡监测管理。要应用配变运行监测系统,依照标准及时排查出由高到低的不平衡度超标的台区明细。如果没有自动监测三相负荷的设备,用钳型表卡测电流。卡测电流时要在配变高峰负荷时进行,因为这时的电流数据最具有参考价值。卡测次数越多越好,然后取平均数,找出三相负荷不平衡的电流极限数值,进行不平衡度计算,确定超标台区。

  ③采用如下原则合理进行不平衡电流超标的调整:

  第一,调整时应首先进行线路未端各接火点的平衡;其次进行分支点和分支线平衡,再考虑主干线路平衡,最后实现整个台区的三相负荷平衡。

  第二,调整时以电量法作为调整的重要依据,电流法作为重要参考,要考虑负荷平衡不仅是电流值接近,负荷性质也要相同。

  第三,以末端“接点”平衡为基础,把单相负荷均衡地分配在线路三相上,实施三相负荷就地平衡。接点就地平衡使得中性线电流仅在下户线流动;相邻接点就地平衡使得中性线电流仅在相邻线路段流动;线路末端线路段单独平衡使得中性线电流不出境;线路分支线单独平衡使得中性线电流不流入主干线;线路主干线平衡、最终实现变压器出口平衡使得中性线电流不上溯。

  ④使用三相负荷调节箱或调节开关等相位调节装备首先对末端用户负荷进行相序调节,开展带电作业,减少停电时间。

  ⑤规程规定配变三相电流不平衡度不允许超过15%、中性点电流不能超过其额定电流的25%,这是两个不同的概念,一般三相负荷电流不平衡率不超过15%,中性点电流就不会超过其额定电流的25%;但在高峰负荷时,由于电流的平均值比较大,有时不平衡率虽然在15%以下,但中性线电流可能会超过其额定电流的25%。所以在调整时应该兼顾这两个条件。

  ⑥把好新投运配变负荷均衡验收关。对于新投运配电台区,其所带的单相负荷用户要严格执行规划要求,均衡地分配到低压线路的三相上,并记录在册。下户线及表箱施工时要核对表箱编号、注明相位。

  (4)营销部(客户服务中心)

  营销部是三相电流不平衡治理工作的重要配合部门,是负责台区线损率管理、实施台区分相抄表的直接责任者,要重点落实以下措施:

  ①在日常抄表工作中,分相抄表。建立健全A、B、C分相线损率统计资料,根据月度配变总电能表的各相实抄电度数,大致判断负荷不平衡状态,为平衡三相负荷进行台区线路改造提供基础资料。对于不平衡超标的台区,及时将相关信息提交运维部处理。

  ②搞好台区线损统计分析工作。对于线损率长期较高的台区,一方面要检查计量装置的准确性以及偷漏电问题,另方面还要提供详细的分相电量信息,积极配合运维部进行三相不平衡电流的调整。

  ③发展用户或变更用户时,要协同运维部共同确定用户接入相序问题,形成常态三相负荷平衡工作机制,不断提高平衡负荷水平。

  ④营销部协同运维部加强基础资料管理。有完整、准确的低压线路负荷分布图(重点是表箱位置与负荷接入相位)等,做到系统图形参数与现场实际、图纸材料相一致。无论架空或电缆线路,相线与零线应按A、B、C、O采用不同颜色的导线或标识,并按一定顺序排列,方便负荷调整工作的准确识别。

  5 结束语

  没有绝对的平衡,但要做到相对平衡。各职能部门要各尽其职、通力协作,以平衡度标准为限,加大负荷调查分析力度,将各配变中最大负荷、平均负荷及发展趋势记录在案,经常性地对配变负荷电流进行观察与分析,及时发现不平衡超标问题,不定期进行有针对性地调整。只有这样才能从根本上减少不平衡超标现象,大大地减少配电网损耗,避免发生损坏用电设备等故障和事故。

  参考文献

  [1] 牛迎水.电力网降损节能技术应用与案例分析[M].北京:中国电力出版社,2013.

  [2] 张弘廷.配电网降损、用户节能的金钥匙[M].北京:中国电力出版社,2010.

  [3] 方大千,等.节约用电速查速算手册[M].北京:中国水利水电出版社,2005.

  作者简介

  牛迎水(1966- ),男,河南鹤壁人,高级工程师,长期从事线损、无功电压、电能质量管理工作。

   小编推荐
中国设计师网电气微信公众平台】 微信号 saier电气
打开微信,点击底部的“发现”,使用 “扫一扫” 即关注“saier电气”分享网页到朋友圈!
 
   
关于我们赛尔传媒联系我们网站地图
Copyright © 2005-2017 shejis.com.All Rights Reserved ICP经营许可证编号:京B2-20171384   京ICP备14009797号-5 京公网安备: 11010802022333