论文部分内容阅读
摘要：提出了10kV配电线路断相的概念及对低压供电的影响，介绍了配电线路的一些特点，指出现阶段10kV配电线路断相故障在技术和管理上存在的一些不足，并针对电力系统运行安全提出了一些看法和建议。
关键词：配电线路低压 供电
当今城乡的三相四线制供电（380/220V）多是从变电站的10kV母线引出10kV配电线路，在靠近负荷中心处安装三相配电变压器，再从配电变压器的低压侧引出三相四线的低压线路供电给附近的低压用户，其供电简图如图1所示。
图1 供电简图
10kV配电线路在长期运行中，常因外来破坏、机械损伤、导线过热、雷电等原因造成导线在某处断线，或者配电变压器的高压侧熔断器熔丝熔断、高压跌落式熔断器钩挂不牢固跌落等原因，使三相10kV配电线路不能正常供电运行，也会使配电变压器的低压用户不能正常用电。根据运行经验，最常见的故障应属配电变压器的高压熔断器熔断或跌落，造成配电变压器高压侧只有两相带电，从而使配电变压器的低压侧的供电也大受影响。
配电变压器10kV高压侧的三相线路一相（例如A相）断开后，变压器高压侧A相没有励磁电流，故在变压器的高压侧A相无感应电势，而高压侧另外两相（B、C相）显然变成了串联的单相变压器而跨接于B、C相的线电压UBC上带电运行，变压器B、C两相线圈承受线电压UBC的一半，而不是三相正常时的相电压，此是B、C两相线圈所承受的电压为 UBC= =0.866UC（UB、UC为正常时的高压侧相电压）
从变压器原理得知，变压器低压侧的电势是随着高压侧电势大小方向的变化而变化的，因而当变压器高压侧A相无电时，变压器的低压侧a相也没有电势，而变压器低压侧b、c两相的电势也相应为原来正常时相电势的 倍，当线路或变压器高压侧A相断开时，变压器高低压侧电势向量变化图见图2甲、乙、丙。
图2 配电变压器高压侧A相断相图（甲）高压侧电势（乙） 低压侧电势（丙）
当三相配电变压器高压侧线路A相断开时，此时接于配电变压器的低压侧a相的负荷（假设为纯电阻性负荷，如图2所示白炽灯负荷 Ra），由于低压a相无感应电势，故a相的相电压为O，此时电灯Ra无电流通过而不亮，而接于低压b、c两相的负荷（仍假设为纯電阻性负荷 ，如图2所示Rb、Rc）经中性线分别跨接于各自的b或c相的电压上，但此是b、c相负荷的电压降为 Ubc（忽略相线与中性线的阻抗不计），即为原来三相正常时的相电压的0.866倍，因而该两相电灯较正常时暗很多。
如变压器高压侧A相无电，由于有中性线的缘故，变压器低压的b相c相的负荷Rb、Rc的电压降相等但方向相反（从图2丙中可看出Uby与Ucz大小相等方向相反），故其流过的负荷电流Ib1、Ic1方向也相反，如果Rb=Rc，则负荷电流Ib1=Ic1，此是中性线没有电流流回变压器低压中性点n，即In=0；如果Rb≠Rc，则Ib1≠Ic1，两者电流之差便是流经中性线的电流；如果Rb=3Rc （即C相的照明负荷设备容量相当于b相照明负荷设备容量的3倍），如果忽略导线的阻抗不计，则Ib1=Ic1，亦即Ic1=3Ib1，由于Ib1与Ic1的电流方向相反，故流经中性线的电流为I0=Ic1—Ib1=2Ib1，即流过中性线的电流为b相负荷电流的两倍。
值得注意区分的是：当10kV配电变压器高压侧三相供电正常，但低压侧三相中一相断开时（例如a相），接于a相的照明负荷电灯不亮，但低压b、c两相负荷仍承受正常的相电压，故b、c两相的电灯光亮正常。而当10kV配电变压器高压侧一相断开（例如A相），此时低压侧的a相照明负荷电灯不亮，而b、c两相照明负荷电灯也亮，但却比正常昏暗很多。只有当低压侧一相（例如a相）无负荷（或相线断开），另外两相的照明相同，且中性线又断开时，才会发生与三相配电变压器高压侧A相断开时的，a相电灯不亮，而b、c两相电灯昏暗的相同现象。如果运行人员发现三相四线制供电的照明用户，一相电灯不亮，另外两相灯亮却昏暗，应迅速查明何处高压线路断开（首先应检查配电变压器的高压熔断器是否熔断跌落），然后设法消除故障，恢复正常供电。三相10kV配电变压器高压侧A相断开后，低压侧照明负荷的b,c相电压电流向量图如图3所示。
图3 高压A相断开，低压照明负荷b,c相电压电流向量图
图2甲所示的没有中性线的三相低压用户（例如电动机）Za、Zb、Zc为感性负荷，因a相无电压，故没有电流流过，而Zb、Zc两相负荷则串联跨接于b、c相间的线电压Ubc上，而流经Zb、Zc的负荷电流也相等，但方向相反，Zb、Zc两相负荷的电压降相等（假设Zb=Zc）。如果负荷是三相电动机，则此时Za=Zb=Zc，Zb与Zc变成接于线电压的单相电动机，其转动力矩和转速便会降低，使电动机不能正常运转，甚至烧坏电动机，因此运行人员应及时将电动机停下，待三相电压正常后再重新将电动机投入运行。高压A相断开时，低压电动机b,c相电压电流向量图如图4所示。
图4 高压A相断开，低压电动机b,c相电压电流向量图
以上只是本人对三相10kV配电线路断相对低压供电影响的初步分析，不足之处，望同行共同探讨！
注：文章内的图表及公式请以PDF格式查看
关键词：配电线路低压 供电
当今城乡的三相四线制供电（380/220V）多是从变电站的10kV母线引出10kV配电线路，在靠近负荷中心处安装三相配电变压器，再从配电变压器的低压侧引出三相四线的低压线路供电给附近的低压用户，其供电简图如图1所示。
图1 供电简图
10kV配电线路在长期运行中，常因外来破坏、机械损伤、导线过热、雷电等原因造成导线在某处断线，或者配电变压器的高压侧熔断器熔丝熔断、高压跌落式熔断器钩挂不牢固跌落等原因，使三相10kV配电线路不能正常供电运行，也会使配电变压器的低压用户不能正常用电。根据运行经验，最常见的故障应属配电变压器的高压熔断器熔断或跌落，造成配电变压器高压侧只有两相带电，从而使配电变压器的低压侧的供电也大受影响。
配电变压器10kV高压侧的三相线路一相（例如A相）断开后，变压器高压侧A相没有励磁电流，故在变压器的高压侧A相无感应电势，而高压侧另外两相（B、C相）显然变成了串联的单相变压器而跨接于B、C相的线电压UBC上带电运行，变压器B、C两相线圈承受线电压UBC的一半，而不是三相正常时的相电压，此是B、C两相线圈所承受的电压为 UBC= =0.866UC（UB、UC为正常时的高压侧相电压）
从变压器原理得知，变压器低压侧的电势是随着高压侧电势大小方向的变化而变化的，因而当变压器高压侧A相无电时，变压器的低压侧a相也没有电势，而变压器低压侧b、c两相的电势也相应为原来正常时相电势的 倍，当线路或变压器高压侧A相断开时，变压器高低压侧电势向量变化图见图2甲、乙、丙。
图2 配电变压器高压侧A相断相图（甲）高压侧电势（乙） 低压侧电势（丙）
当三相配电变压器高压侧线路A相断开时，此时接于配电变压器的低压侧a相的负荷（假设为纯电阻性负荷，如图2所示白炽灯负荷 Ra），由于低压a相无感应电势，故a相的相电压为O，此时电灯Ra无电流通过而不亮，而接于低压b、c两相的负荷（仍假设为纯電阻性负荷 ，如图2所示Rb、Rc）经中性线分别跨接于各自的b或c相的电压上，但此是b、c相负荷的电压降为 Ubc（忽略相线与中性线的阻抗不计），即为原来三相正常时的相电压的0.866倍，因而该两相电灯较正常时暗很多。
如变压器高压侧A相无电，由于有中性线的缘故，变压器低压的b相c相的负荷Rb、Rc的电压降相等但方向相反（从图2丙中可看出Uby与Ucz大小相等方向相反），故其流过的负荷电流Ib1、Ic1方向也相反，如果Rb=Rc，则负荷电流Ib1=Ic1，此是中性线没有电流流回变压器低压中性点n，即In=0；如果Rb≠Rc，则Ib1≠Ic1，两者电流之差便是流经中性线的电流；如果Rb=3Rc （即C相的照明负荷设备容量相当于b相照明负荷设备容量的3倍），如果忽略导线的阻抗不计，则Ib1=Ic1，亦即Ic1=3Ib1，由于Ib1与Ic1的电流方向相反，故流经中性线的电流为I0=Ic1—Ib1=2Ib1，即流过中性线的电流为b相负荷电流的两倍。
值得注意区分的是：当10kV配电变压器高压侧三相供电正常，但低压侧三相中一相断开时（例如a相），接于a相的照明负荷电灯不亮，但低压b、c两相负荷仍承受正常的相电压，故b、c两相的电灯光亮正常。而当10kV配电变压器高压侧一相断开（例如A相），此时低压侧的a相照明负荷电灯不亮，而b、c两相照明负荷电灯也亮，但却比正常昏暗很多。只有当低压侧一相（例如a相）无负荷（或相线断开），另外两相的照明相同，且中性线又断开时，才会发生与三相配电变压器高压侧A相断开时的，a相电灯不亮，而b、c两相电灯昏暗的相同现象。如果运行人员发现三相四线制供电的照明用户，一相电灯不亮，另外两相灯亮却昏暗，应迅速查明何处高压线路断开（首先应检查配电变压器的高压熔断器是否熔断跌落），然后设法消除故障，恢复正常供电。三相10kV配电变压器高压侧A相断开后，低压侧照明负荷的b,c相电压电流向量图如图3所示。
图3 高压A相断开，低压照明负荷b,c相电压电流向量图
图2甲所示的没有中性线的三相低压用户（例如电动机）Za、Zb、Zc为感性负荷，因a相无电压，故没有电流流过，而Zb、Zc两相负荷则串联跨接于b、c相间的线电压Ubc上，而流经Zb、Zc的负荷电流也相等，但方向相反，Zb、Zc两相负荷的电压降相等（假设Zb=Zc）。如果负荷是三相电动机，则此时Za=Zb=Zc，Zb与Zc变成接于线电压的单相电动机，其转动力矩和转速便会降低，使电动机不能正常运转，甚至烧坏电动机，因此运行人员应及时将电动机停下，待三相电压正常后再重新将电动机投入运行。高压A相断开时，低压电动机b,c相电压电流向量图如图4所示。
图4 高压A相断开，低压电动机b,c相电压电流向量图
以上只是本人对三相10kV配电线路断相对低压供电影响的初步分析，不足之处，望同行共同探讨！
注：文章内的图表及公式请以PDF格式查看