李玲 劉芃飛 王婷婷

摘要

當(dāng)?shù)蛪号潆娋W(wǎng)出現(xiàn)三相負(fù)荷不平衡時(shí)，會(huì)導(dǎo)致變壓器和線路的損耗增加，若不能對(duì)其進(jìn)行及時(shí)的治理，則會(huì)引起整個(gè)供電系統(tǒng)的癱瘓，因此，如何快速、準(zhǔn)確、高效的治理低壓配電網(wǎng)存在的三相負(fù)荷不平衡問題，成為了當(dāng)前供電企業(yè)共同關(guān)注的問題。文章在參考前人研究結(jié)果的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)的總結(jié)了低壓配電網(wǎng)三相不平衡的危害;同時(shí)根據(jù)筆者多年的工作經(jīng)驗(yàn)，提出運(yùn)用低壓負(fù)荷自動(dòng)換相裝置治理三相負(fù)荷不平衡，并總結(jié)了該治理方案的可行性和效益性，力求為我國(guó)低壓配電網(wǎng)安全、穩(wěn)定的運(yùn)行提供可靠的參考依據(jù)。

【關(guān)鍵詞】低壓配電網(wǎng) 自動(dòng)換相裝置 三相負(fù)荷 低壓負(fù)荷

在科學(xué)技術(shù)不斷完善、用電設(shè)備不斷革新等因素的共同作用下，我國(guó)電力行業(yè)取得了良好的發(fā)展環(huán)境和發(fā)展機(jī)遇，但與此同時(shí)，供電領(lǐng)域優(yōu)勝劣汰的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制也逐漸形成，所以，供電企業(yè)要想在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境中獲得一席生存之地，他們就必須要在開展生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)的過程中不斷增強(qiáng)自身的盈利能力和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。而低壓配電網(wǎng)三相負(fù)荷不平衡作為低壓配電網(wǎng)普遍存在的問題，不僅會(huì)在一定程度上引起電能損耗和，同時(shí)還會(huì)出現(xiàn)零序電流、用電設(shè)備無法正常運(yùn)行等問題，是制約供電企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力的最主要因素。綜上所述，研究低壓負(fù)荷自動(dòng)換相裝置在三相不平衡治理中的應(yīng)用具有十分重要的意義

1 低壓配電網(wǎng)三相不平衡的危害

1.1 引起電能損耗

低壓配電網(wǎng)三相不平衡所引起的電能損耗主要集中在供電線路和配電變壓器等方面。其中導(dǎo)致線路電能損耗的主要原因是：電流在通過三相四線制供電網(wǎng)絡(luò)的線路時(shí)，存在電阻、電感和電容的線路會(huì)對(duì)電流產(chǎn)出阻抗，從而導(dǎo)致電能損耗。此外，由于低壓電網(wǎng)通過三相四線制供電時(shí)，會(huì)存在一定的單相負(fù)載，所以常常會(huì)出現(xiàn)三相負(fù)載不平衡的問題，使得部分電流從中性線通過引起相線和中性線的損耗有損耗。而導(dǎo)致配電變壓器電能損耗的原因是：當(dāng)配電變壓器在三相負(fù)荷不平衡的環(huán)境下運(yùn)行時(shí)，配電變壓器的功率損耗會(huì)隨著負(fù)荷的變化而變化，從而引起配電變壓器的電能損耗。

1.2 配電變壓器產(chǎn)生零序電流

配電變壓器在三相負(fù)荷不平衡的環(huán)境下運(yùn)行時(shí)，會(huì)出現(xiàn)一定程度的零序電流，三相負(fù)荷不平衡程度越高，零序電流也越大。而零序電流的存在，又會(huì)引起配電變壓器鐵芯中出現(xiàn)零序磁通，在加上高壓側(cè)并沒有零序電流，所以，零序磁通只能將油箱壁和鋼構(gòu)件等導(dǎo)磁率較低介質(zhì)作為通道，最終出現(xiàn)磁滯、渦流損耗等問題，發(fā)展至一定程度時(shí)還會(huì)引起鋼構(gòu)件局部溫度升高，影響配電變壓器的正常運(yùn)行。

1.3 電動(dòng)機(jī)輸出功率降低

配電變壓器在三相負(fù)荷不平衡環(huán)境下運(yùn)行時(shí)，會(huì)引起正序電壓、負(fù)序電壓以及零序電壓分量不平衡，當(dāng)這種不平衡的電壓傳輸至電動(dòng)機(jī)之后，負(fù)序電壓與正序電壓產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相反，起到制動(dòng)作用。但是，由于正序磁場(chǎng)往往要強(qiáng)于撫恤磁場(chǎng)，所以電動(dòng)機(jī)依然保持朝著正序磁場(chǎng)方向轉(zhuǎn)動(dòng)。也就是說，負(fù)序磁場(chǎng)所引起的制動(dòng)作用一定會(huì)降低電動(dòng)機(jī)的輸出功率。與此同時(shí)，隨著三相電壓不平衡狀態(tài)的增大，電動(dòng)機(jī)的溫升和無功損耗也會(huì)素質(zhì)增大，所以，電動(dòng)機(jī)在三相電壓不平衡環(huán)境下運(yùn)行，不僅會(huì)增加運(yùn)行成本，同時(shí)也增強(qiáng)了運(yùn)行的風(fēng)險(xiǎn)。

2 低壓負(fù)荷自動(dòng)換相裝置工作原理

低壓負(fù)荷自動(dòng)換相裝置指的是通過低壓負(fù)荷自動(dòng)換相裝置實(shí)時(shí)調(diào)整終端各相間實(shí)際負(fù)荷，使三相實(shí)際負(fù)荷滿足低壓配電網(wǎng)正常運(yùn)行的要求。低壓負(fù)荷自動(dòng)換相裝置由1臺(tái)主機(jī)和10-15臺(tái)分機(jī)組成，主要運(yùn)用于配電變壓器低壓側(cè)（220/380V）。主機(jī)和數(shù)據(jù)采集裝置安裝在配電變壓器低壓側(cè)，分機(jī)安裝在終端用戶表前側(cè)。分機(jī)依據(jù)配變用戶負(fù)荷實(shí)際情況分布安裝，以便于可以及時(shí)、準(zhǔn)確、全面的檢測(cè)配電變壓器輸出狀況和分機(jī)負(fù)荷電流變化情況，當(dāng)出現(xiàn)低壓負(fù)荷自動(dòng)換相裝置三相負(fù)荷不平衡時(shí)作出響應(yīng)。例如，當(dāng)配變負(fù)荷實(shí)時(shí)不平衡度超出預(yù)先核定的值時(shí)，主機(jī)就會(huì)通過逼近算法的方式，通過無線信號(hào)控制系統(tǒng)將分機(jī)切換到合適的相別，從而保證低壓負(fù)荷自動(dòng)換相裝置低壓側(cè)負(fù)荷處于一種平衡狀態(tài)，最終實(shí)現(xiàn)減少線路和變壓器損耗、提升變壓器運(yùn)行效率以及增強(qiáng)配電網(wǎng)安全性和穩(wěn)定性的目的。

3 低壓負(fù)荷自動(dòng)換相裝置在三相不平衡治理中的應(yīng)用

3.1 直接產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益

通過低壓負(fù)荷自動(dòng)換相裝置治理三相不平衡問題，有助于減少線路及配電變壓器的損耗，降低供電系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)成本。例如，通常情況下1臺(tái)315kVA配電變壓器安裝1套低壓負(fù)荷自動(dòng)換相裝置，每月配送電量約為120000kW·h，如果按照當(dāng)前市場(chǎng)平均降低線損3.2%，及購電成本0.25元/（kW·h）計(jì)算，則每臺(tái)配電變壓器每月就可以節(jié)約3840kW·h，折合960元/月。此外，通過低壓負(fù)荷自動(dòng)換相裝置治理三相不平衡問題，還可以顯著的減少低壓配電網(wǎng)設(shè)備搶修成本。例如，在使用低壓負(fù)荷自動(dòng)換相裝置治理三相不平衡問題之前，我所在的供電企業(yè)需要花費(fèi)大量的人工費(fèi)用、交通費(fèi)用、材料費(fèi)用等對(duì)三相負(fù)荷不平衡故障進(jìn)行搶修，而在運(yùn)用低壓負(fù)荷自動(dòng)換相裝置之后，則有效的節(jié)約了此項(xiàng)成本。

3.2 降耗減排

據(jù)有關(guān)資料顯示，平均發(fā)電1kW·h需要消耗325g標(biāo)準(zhǔn)煤，而1臺(tái)變壓器每年可節(jié)省3840kW·h/月×325g×12月=14.97t左右的標(biāo)準(zhǔn)煤，從而降低發(fā)電過程中產(chǎn)生的二氧化碳、碳粉塵以及氮氧化物等大氣污染物，為維持生態(tài)平衡和實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

4 結(jié)束語

從上文所論述的內(nèi)容我們可以得出，三相負(fù)荷不平衡問題已成為當(dāng)前制約供電企業(yè)生存和發(fā)展的主要問題，而低壓負(fù)荷自動(dòng)換相裝置在治理三相負(fù)荷不平衡問題方面有著極其顯著的可行性和效益性，值得我們?cè)诮窈蟮墓ぷ髦胁粩嗤茝V和使用。身為供電企業(yè)工作人員的我們，必須在今后的工作中不但總結(jié)和積累工作經(jīng)驗(yàn)，積極完善自身的專業(yè)知識(shí)和工作能力，才能準(zhǔn)確的發(fā)現(xiàn)制約供電系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的原因所在，并采取行之有效的措施加以應(yīng)對(duì)，為我國(guó)供電事業(yè)的持續(xù)發(fā)展和完善提供充足的人力資源保障。

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