樓宇供電三相非平衡供電的損耗分析

鮑文迪+劉瓊

摘 要： 大功率用電器進(jìn)入樓宇家庭用戶已經(jīng)很普遍，大功率用電器突發(fā)啟動(dòng)和停止會(huì)帶來樓宇分層單相供電的嚴(yán)重不平衡。文中通過建立模型，計(jì)算單相電流不平衡度引起損耗的變化。計(jì)算表明：突發(fā)的不平衡度極大地增大電路的損耗，針對(duì)出現(xiàn)的問題，給出了樓宇大功率電器逐漸采用三相供電的改進(jìn)方案。

關(guān)鍵詞：樓宇供電 非平衡 損耗

中圖分類號(hào)：TM72 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-9082（2017）02-0262-02

電力供電線路從變電站進(jìn)入直接用戶后，隨著近年來人民生活水平的日益提高，為了方便家庭生活起居，家庭用電器呈現(xiàn)快速增長的趨勢(shì)，用電量以幾何級(jí)數(shù)增長，這給供電企業(yè)帶來了很多新的問題，本文就來討論一下樓宇平衡供電的問題。

當(dāng)前從電網(wǎng)輸送到個(gè)人用戶的生活用電主要采用單相交流電給用戶供電，而電網(wǎng)輸送的是三相交流電，將三相交流電轉(zhuǎn)換為單相供電的方法一般是在變壓器上接一根地線，當(dāng)不能平衡的電流走這跟地線回到電廠，代替實(shí)現(xiàn)輸電線路的中線的作用，這種技術(shù)節(jié)省了大量線路及其維護(hù)成本，極大地提高了經(jīng)濟(jì)效益。三相交流電輸送是在A、B、C三相負(fù)載輸出功率都相等處于平衡狀態(tài)時(shí)中線電流為零才可以省去中線，相應(yīng)向量圖如圖表2所示，計(jì)算公式為：

當(dāng)三相供電相電流不平衡時(shí)，中線電流不為零，中線不可以省去。供電平衡是在設(shè)計(jì)供電網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行估算來實(shí)現(xiàn)的，根據(jù)數(shù)理統(tǒng)計(jì)的觀點(diǎn)，大量用戶用電是滿足中心大數(shù)定理這個(gè)規(guī)律的，大量小用戶在總體上用電量滿足正態(tài)分布函數(shù)，三相分層供電的用電量平衡正是基于這個(gè)理論來計(jì)算的，用電量使用根據(jù)正態(tài)分布進(jìn)行計(jì)算無疑是正確而有效的方法。

這個(gè)問題近年來在樓宇供電中出現(xiàn)一些惡化現(xiàn)象，根本原因在于樓宇住戶每戶用電量大幅度增加，每一個(gè)具體用戶用電是隨機(jī)的，一旦具體用戶啟動(dòng)或者關(guān)斷大功率單相用電器，對(duì)樓宇供電系統(tǒng)產(chǎn)生巨大的影響，隨機(jī)用戶的大功率用電器很難采用中心大數(shù)定律來滿足各相線的平衡，這種大功率用電器帶來的三相不平衡會(huì)導(dǎo)致中線（其實(shí)是變壓器的接地線）產(chǎn)生很大的電流 ，計(jì)算公式為： [1]。

電力系統(tǒng)的相關(guān)規(guī)程規(guī)定變壓器出口處三相負(fù)荷不平衡度不得超過10%，干線及主要支線三相負(fù)荷不平衡度不得超過20%，下面來分析突發(fā)性不平衡引起的損耗問題。

定義1：單相電流不平衡度

定義2：相對(duì)相電路損耗增大量：

當(dāng)不平衡度達(dá)到40%，相對(duì)損耗增大量將提高100%，不平衡度達(dá)到200%時(shí)，相對(duì)損耗提高到原來的9倍，相對(duì)損耗增大量高達(dá)800%。我們?cè)谟?jì)算時(shí)是按最理想的情況計(jì)算的，還沒有考慮零線電阻不為零出現(xiàn)的損耗增加問題，考慮這個(gè)方面的因素?fù)p耗還會(huì)進(jìn)一步提高。

通過對(duì)樓宇供電的突發(fā)大功率電器使用引起的非平衡現(xiàn)象建立模型，分析了對(duì)電能損耗產(chǎn)生的巨大影響，從分析來看，這個(gè)影響對(duì)國民經(jīng)濟(jì)會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的副作用，是節(jié)約型社會(huì)、環(huán)保型社會(huì)所需要盡量減少的。建議今后電力部門針對(duì)大功率用電器增多的現(xiàn)實(shí)，逐漸改變供電系統(tǒng)，將大功率用電器逐漸更改為三相供電系統(tǒng)，減小大功率用電系統(tǒng)突發(fā)使用帶來的電力損耗增加。另一方面，建議電器生產(chǎn)企業(yè)比如說空調(diào)、電磁爐、熱風(fēng)機(jī)等生產(chǎn)企業(yè)逐漸生產(chǎn)更多的三相用電產(chǎn)品，為環(huán)保型社會(huì)多做貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

[1]秦曾煌，姜三勇. 電工學(xué)（上冊(cè)）[M]. 高等教育出版社， 2009.