黃勃，陳永明，朱蕾

（1.國(guó)網(wǎng)江蘇省電力公司鎮(zhèn)江供電公司，江蘇 鎮(zhèn)江 212002；2.東南大學(xué)電氣工程學(xué)院，江蘇 南京 210096）

低壓配電網(wǎng)三相不平衡對(duì)變壓器出力損失影響研究

黃勃1，陳永明1，朱蕾2

（1.國(guó)網(wǎng)江蘇省電力公司鎮(zhèn)江供電公司，江蘇 鎮(zhèn)江 212002；2.東南大學(xué)電氣工程學(xué)院，江蘇 南京 210096）

研究三相不平衡條件下，三相電流大小以及三相電流不平衡度與變壓器出力損失的關(guān)系給出相應(yīng)的公式推導(dǎo)，根據(jù)實(shí)際運(yùn)行監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析計(jì)算，結(jié)合江蘇實(shí)際系統(tǒng)算例進(jìn)行分析，結(jié)果驗(yàn)證了所建模型以及所給預(yù)警信息的正確性。

低壓配電系統(tǒng)；三相不平衡；不平衡度；變壓器出力損失

低壓配電網(wǎng)由輸電線路網(wǎng)絡(luò)及大量用戶負(fù)荷組成，其安全性一直受到廣泛關(guān)注。國(guó)標(biāo)JGJ16、GB50054、BG/T15543等規(guī)定，三相運(yùn)行時(shí)需保證三相負(fù)荷平均分配、中性線上阻抗為零。然而，實(shí)際三相負(fù)荷往往不平衡。近年來城市電網(wǎng)用電負(fù)荷猛增，形成了負(fù)荷密集區(qū)，由于單相負(fù)荷投入不同時(shí)和低壓電網(wǎng)維護(hù)的不到位，導(dǎo)致低壓配電網(wǎng)三相負(fù)荷分配不平衡，從而使低壓電網(wǎng)運(yùn)行處于不平衡狀態(tài)，這對(duì)變壓器出力大小有一定的影響。如何根據(jù)供電公司檢測(cè)出的實(shí)時(shí)電流數(shù)據(jù)，判斷此時(shí)相應(yīng)管轄區(qū)域變壓器出力的實(shí)際情況，并及時(shí)給出預(yù)警信號(hào)，以提醒電力工作人員采取解決措施。針對(duì)上述現(xiàn)象提出三相不平衡運(yùn)行狀態(tài)下，三相電流不平衡度與變壓器出力損失的關(guān)系，給出相應(yīng)理論公式推導(dǎo)。以江蘇部分用戶小區(qū)為研究對(duì)象，以其所提供的相應(yīng)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)研究數(shù)據(jù)，分析低壓配電網(wǎng)三相不平衡對(duì)變壓器出力損失的影響，并給出合理可行的預(yù)警信息。

1 參數(shù)定義

本文主要研究三相電流不平衡度與變壓器出力損失之間的關(guān)系，現(xiàn)作如下定義。

1.1 三相電流不平衡度

在三相對(duì)稱電源供電的三相三線制配電系統(tǒng)中,將三相電流不平衡度定義為負(fù)荷的負(fù)序容量與正序容量之比。根據(jù)實(shí)際要求，本文將三相電流不平衡度定義為：

1.2 配電網(wǎng)負(fù)載率

由配電變壓器的原理可知,配電變壓器的最大允許出力是由每一相的額定容量決定。對(duì)三相配電變壓器而言，其輸出容量為每相輸出容量之和，即：

同時(shí),配電變壓器每一相的額定容量取決于其繞組的性能,而變壓器的繞組結(jié)構(gòu)是根據(jù)變壓器三相負(fù)載平衡的運(yùn)行工況來設(shè)計(jì)，其每相繞組的電氣特性參數(shù)相同。當(dāng)三相不平衡時(shí),其允許最大出力只能按三相負(fù)載中最大一相不超過額定容量為限。結(jié)合實(shí)際數(shù)據(jù)，一臺(tái)S10-800/10-0.4的配電變壓器,當(dāng)?shù)蛪簜?cè)的負(fù)載電流為：。

該變壓器的最大輸出容量為：

變壓器出力效率為S/Se=566/800=70.75%

根據(jù)變壓器出力效率，從而將負(fù)載率定義為：

式中：Ia，Ib，Ic為三相電流大小，IN為額定電流，η為負(fù)載率。

1.3 變壓器出力損失

在配電網(wǎng)處于平衡運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，此時(shí)變壓器出力狀態(tài)處于最佳，負(fù)載率為ηb，實(shí)際運(yùn)行過程中，負(fù)載率為ηu，則變壓器出力損失為。

2 變壓器出力損失與不平衡關(guān)系

圖1 第一種情況下的出力損失、電流和不平衡度關(guān)系曲面

圖2 第二種情況下的出力損失、電流和不平衡度關(guān)系曲面

上述理論推導(dǎo)得出變壓器出力損失、不平衡度和電流的關(guān)系。分別以和這兩種情況為界限，當(dāng)不平衡度且時(shí)，即，，通過具體計(jì)算可以得出出力損失范圍，如圖3所示。

圖3 出力損失的波動(dòng)范圍

3 算例分析

圖4是低壓配電網(wǎng)10kV-400V出口電壓配送至用戶負(fù)荷的示意圖，取江蘇部分用戶小區(qū)數(shù)據(jù)，變壓器型號(hào)為SBH15-M-200/10，從該測(cè)點(diǎn)1天中測(cè)得的96組數(shù)據(jù)中任取6組電流數(shù)據(jù)，如表1所示。

圖4 低壓配電網(wǎng)10kV-400V配送至用戶負(fù)荷示意圖

表1 測(cè)試點(diǎn)六組電流數(shù)據(jù)

表2 出力損失、三相電流、三相電流不平衡度

從表2中可見，低壓配電網(wǎng)處于正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，變壓器出力損失都在66.7%之內(nèi)。根據(jù)實(shí)際檢測(cè)的三相電流數(shù)據(jù)，可以求出三相電流不平衡度和變壓器的出力損失，此時(shí)若配電網(wǎng)系統(tǒng)中的實(shí)際出力損失超過該理論值，則認(rèn)為低壓配電網(wǎng)處于故障運(yùn)行狀態(tài)，給出相應(yīng)的預(yù)警信息，以提醒電力工作人員。

4 結(jié)語(yǔ)

低壓配電網(wǎng)三相負(fù)荷分配不平衡，從而使低壓電網(wǎng)的運(yùn)行處于不平衡狀態(tài)，這將對(duì)變壓器出力產(chǎn)生一定的影響。引入三相電流不平衡度定義，結(jié)合實(shí)際數(shù)據(jù)進(jìn)行仿真，分析一定不平衡度下對(duì)應(yīng)負(fù)載率的安全范圍，并制定不同的安全運(yùn)行等級(jí)，根據(jù)監(jiān)測(cè)的實(shí)時(shí)電流數(shù)據(jù)分析區(qū)域配電網(wǎng)負(fù)載率的實(shí)際情況，并給出合理可行的預(yù)警信息，對(duì)工程實(shí)際中，是否采取進(jìn)一步轉(zhuǎn)供措施具有一定的參考價(jià)值。

[1]張鵬,羅建,吉暢,王俊杰. 低壓配電網(wǎng)三相不平衡負(fù)載參數(shù)的辨識(shí)方法研究[J]. 電力系統(tǒng)保護(hù)與控制, 2015, 24:90-95.

[2]同向前,王海燕,尹軍. 基于負(fù)荷功率的三相不平衡度的計(jì)算方法[J]. 電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化報(bào),2011,v.23;No.10302:24-30.

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