低壓配電網(wǎng)三相負(fù)荷不平衡分析及防控措施

劉隆華 覃尚闖 覃健榮 韋憶 覃紹東

摘 要 文章首先對低壓配電網(wǎng)三相負(fù)荷不平衡的成因及危害進(jìn)行簡要分析，在此基礎(chǔ)上提出低壓配電網(wǎng)三相負(fù)荷不平衡的防控措施。期望通過本文的研究能夠?qū)Φ蛪号潆娋W(wǎng)三相負(fù)荷不平衡問題的解決有所幫助。

【關(guān)鍵詞】低壓配電網(wǎng) 三相負(fù)荷不平衡 防控

1 低壓配電網(wǎng)三相負(fù)荷不平衡的成因及危害分析

1.1 形成原因

由于受到一些原因的影響，如低壓配電線路布局不合理、管理維護(hù)不到位、三相動力用戶負(fù)荷性質(zhì)不同等等，從而導(dǎo)致配電臺區(qū)三相負(fù)荷不平衡。對三相負(fù)荷進(jìn)行分配的過程中，因未對用戶的單體負(fù)荷容量加以了解，只是從用戶的實際戶數(shù)進(jìn)行初步分配，雖然從表面上，這種分配方式達(dá)到了平均性的要求，但事實上卻存在較大的偏差，很容易引起三相負(fù)荷不平衡的情況；在單相供電模式下，線路的長度不斷增加，單相負(fù)荷也隨之提升，由此也會造成三相負(fù)荷不平衡；對于一些用戶比較少的臺區(qū)，有的用戶常常會使用功率較大的電器設(shè)備，如空調(diào)、電磁爐等等，這樣容易使原本處于基本平衡的三相負(fù)荷被打破；新增用戶時，沒有充分考慮三相負(fù)荷不平衡這一因素，隨意將用戶接入到配電臺區(qū)中，致使三相負(fù)荷不平衡。

1.2 潛在危害

三相負(fù)荷不平衡具有動態(tài)變化大的特點，并且在直觀上很難發(fā)現(xiàn)，故此它的存在對于整個低壓配電網(wǎng)而言，有著潛在的危害，如會導(dǎo)致配電線路上的損耗增加；會引起變壓器油質(zhì)劣化、繞組過熱、變壓器的絕緣性能降低、造成高壓線路過流跳閘；當(dāng)三相負(fù)荷不平衡時，會產(chǎn)生出零序電壓，從而使配變供電中性點漂移，形成一相電壓過低、另一相電壓過高的情況。

2 低壓配電網(wǎng)三相負(fù)荷不平衡的防控措施

2.1 三相調(diào)平

三相調(diào)平是解決低壓配電網(wǎng)三相負(fù)荷不平衡較為有效的途徑之一，在對三相進(jìn)行調(diào)平的過程中，存在一個難點問題，即如何以用戶實際用電量對分相進(jìn)行調(diào)整，從而實現(xiàn)三相之間用電量的相對一致。在對算法進(jìn)行設(shè)計的過程中，需要著重考慮的問題是如何根據(jù)用電量對三相待調(diào)相的用戶用電接入數(shù)據(jù)進(jìn)行組合排序，并建立與之相關(guān)的數(shù)據(jù)模型，對用電量偏高和偏低的用戶進(jìn)行重組調(diào)相，從而使調(diào)整后分相間用電量的均值到達(dá)總體用電平均值水平。

2.1.1 算法的設(shè)計

本文所提出的算法運(yùn)用了排序分組的數(shù)學(xué)方法，對配電線路中所有用戶的用電量數(shù)據(jù)進(jìn)行建模。按照數(shù)量對所有用戶的用電量數(shù)據(jù)進(jìn)行定義，即n個，并從中任意取待分析的用戶用電元素，定義為m（m≤n），同時將用電元素排成一列，然后對待分析用戶電量的排列數(shù)進(jìn)行確定，可用A（n，m）表示，并按照用戶的用電量大小，采用降序的方式進(jìn)行排列。根據(jù)排序結(jié)果，結(jié)合三相的口徑對它們進(jìn)行分組，從n中任意取m個元素合并成一個組，m的取值為3，調(diào)整之后的三相總用電量分別為A相=A1+A2+A3+…AN；B相=B1+B2+B3+…BN；C相=C1+C2+C3+…CN。

2.1.2 數(shù)據(jù)模擬

基于上文設(shè)計的算法，進(jìn)行數(shù)據(jù)模擬，本次測試選取河池配電臺區(qū)內(nèi)的114戶用戶，用電量的統(tǒng)計區(qū)間為某年的1月-10月，總用電量為12772.164千瓦時。在進(jìn)行三相調(diào)平前，三相不平衡度為73.83%，通過算法分析，并按照分析結(jié)果對三相進(jìn)行調(diào)整，可使不平衡度降低至14.06%，基本與設(shè)計初衷相符。由此可見，本文所提出的算法，可以實現(xiàn)三相調(diào)平。

2.2 無功補(bǔ)償裝置

在配電網(wǎng)中，無功補(bǔ)償裝置最為突出的作用是能夠降低設(shè)備和線路損耗，從而提升供電效率和質(zhì)量，通過對補(bǔ)償裝置的合理選擇，可以使配電系統(tǒng)的損耗得到有效降低。同時，無功補(bǔ)償裝置可以使負(fù)荷不平衡引起的系統(tǒng)不平衡問題得到緩解，尤其是能夠改善零序電流，從而提高三項不平衡度，降低配變損耗。雖然這種方法可以解決低壓配電網(wǎng)的三相負(fù)荷不平衡問題，但是由于補(bǔ)償裝置的體積較大，加之安裝與運(yùn)維成本較高，所以該方法的經(jīng)濟(jì)性偏低，如果想要大范圍推廣使用，除了要縮小補(bǔ)償裝置的體積之外，還應(yīng)當(dāng)采取相應(yīng)的措施降低安裝和運(yùn)維費用。

2.3 相序自動轉(zhuǎn)換器

可以通過若干個集表箱組成一個三相電源相序自動轉(zhuǎn)換器，其具有如下功能：對低電壓和高電壓進(jìn)行保護(hù)；零線斷開保護(hù)；斷電自動斷開；缺相、斷相保護(hù)；相序接反自動轉(zhuǎn)換等。

2.4 人工換相

通過人工對三相負(fù)荷不平衡進(jìn)行控制是較為傳統(tǒng)的方法，如果配電臺區(qū)長期處于三相負(fù)荷不平衡的狀態(tài)，可以采用的人工換相的方法進(jìn)行解決處理。從經(jīng)濟(jì)性的角度上講，這種方法主要依賴于人工，相關(guān)費用較低，但在進(jìn)行換相前，需要對三相負(fù)荷不平衡的原因進(jìn)行精密的數(shù)據(jù)分析，獲取用戶的負(fù)荷曲線，根據(jù)計算結(jié)果，確定最佳的換相方案。同時，應(yīng)用該方法時，要求換相操作人員應(yīng)具備過硬的專業(yè)技術(shù)和豐富的經(jīng)驗。

2.5 合理解決新增負(fù)荷

在對配電網(wǎng)進(jìn)行規(guī)劃的過程中，應(yīng)當(dāng)遵循“小多短”的原則，即容量要小、布點要多、半徑要短，配變的位置應(yīng)當(dāng)盡可能靠近負(fù)荷中心，并對供電區(qū)域進(jìn)行合理劃分；對于有條件的中等負(fù)荷區(qū)域，應(yīng)增加四線制供電，這樣可以在出現(xiàn)三相負(fù)荷不平衡時，對符合進(jìn)行調(diào)整；對配電臺區(qū)內(nèi)的負(fù)荷接線圖進(jìn)行完善，并做好臺區(qū)內(nèi)的理論線損計算，并定期對線損的影響因素進(jìn)行分析，借此來減少配電臺區(qū)改造的隨意性；對報裝接電的用戶，必須核實其負(fù)荷情況，如性質(zhì)、大小以及用電時間等，在不影響三相負(fù)荷平衡的前提下，再為其進(jìn)行接電，由此可以減少因負(fù)荷接入導(dǎo)致的不平衡問題；配電臺區(qū)應(yīng)當(dāng)加大對新增用戶的監(jiān)控力度，及時掌握臺區(qū)內(nèi)負(fù)荷水平的變化情況。

3 結(jié)論

綜上所述，在低壓配電網(wǎng)中，三相負(fù)荷不平衡問題普遍存在，為確保配網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，應(yīng)對三相負(fù)荷不平衡的原因進(jìn)行分析，并采取合理可行的措施加以防范和控制，只有這樣，才能使低壓配電網(wǎng)的運(yùn)行更加安全、可靠。

參考文獻(xiàn)

[1]鄧惠華，李國良，周曉明等.基于協(xié)調(diào)控制SVG的低壓配網(wǎng)三相負(fù)荷不平衡治理技術(shù)[J].電工技術(shù)學(xué)報，2017（07）：76-78.

[2]張征凱，章元德，史亮等.基于相間負(fù)荷轉(zhuǎn)移的配電臺區(qū)三相負(fù)荷不平衡治理技術(shù)[J].農(nóng)村電氣化，2016（02）：53-55.

[3]黃勝利，李洪濤.基于固態(tài)智能換相開關(guān)的三相負(fù)荷不平衡解決方案研究[J].電器與能效管理技術(shù)，2016（03）：48-49.

[4]任遠(yuǎn)，霍成軍，張韋維等.基于大數(shù)據(jù)的配變?nèi)嗖黄胶夥治雠c負(fù)荷調(diào)整綜合研究[J].自動化與儀器儀表，2016（11）：141-143.

作者單位

1.廣西電網(wǎng)有限責(zé)任公司河池供電局 廣西壯族自治區(qū)河池市 547000

2.廣西電網(wǎng)有限責(zé)任公司河池金城江供電局 廣西壯族自治區(qū)河池市 547000