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摘 要:配电变压器是连接配电线路与用户之间的桥梁,肩负着配送电能的重任,它是保证用户正常用电的基础。本文针对配变三相不平衡运行的危害,及其解决措施进行简要的分析研究,以盼能为此类问题的解决提供参考。
关键词:配电变压器;三相不平衡;配变监测计量系统
随着城乡经济的发展,用户负荷不断增加。大量的单相电器投入应用,此类现状下电网的负荷随之增大。难以避免对配电变压器造成冲击,最终造成配电变压器三相不平衡运行。
1 三相不平衡运行的危害
1.1 影响电能质量、危及安全
对电能质量的影响主要体现在由于中性点漂移引起三相电压不对称。当配电变压器在三相负荷不对称运行时,变压器次级线圈发生三相电流运行异常,异常现像导致中性线产生零序电流。此类现状下,使得三相电流电压对称性出现异常,三相电流中性点产生位移,这时将出现三相电压不对称的电能质量问题[ 1 ]。
当配电变压器长期处于不平衡运行时容易造成如下问题:1)低压相电用电户电器设备,因电压异常现象无法正常应用。高压相电用电户,电器设备则因电压变动存在设备烧坏的可能性。2)三相电流运行异常,造成中性线出现零序电流。零序电流的移动,导致中性线产生电流。最终造成中性线路熔断,相电压运行失效,转换为线电压。此类现状下,对于用电设备以及操作人员的人身安全,都造成了较大的危害。3)电流负荷较大区域,最终用电线路在供电的过程中,产生了大量的热能。热能现象使得用电线路绝缘性快速降低,最终造成人员触电等危害。4)三相电流不平衡运行时间加长,超负荷区域负载超限。最终造成相电导线熔断,电器设备烧毁。严重时可能造成变压器设备的爆炸等后果,严重影响电网的安全运行。
1.2 供电稳定性较差
三相电相较于两相电,其运行中产生的电流较大。对于三相運行的稳定性要求较高,因此一旦次级线圈出现零序电流,导致三相运行失衡。此类现状下,三相运行自行调整零序电流从配电变压器的导电部件通过。此类现象的持续,最终造成变压器导电部件发热,设备整体热量随之上升。变压器内部温度快速升高,最终产生恶性循环,导致变压器烧毁,最终影响了供电的稳定性。
1.3 增加变压器损耗
配电变压器在运行时会产生铁损和铜损,如上所述,當配电变压器处于三相不对称运行时, 其内部初级线圈未产生零序电流,但在次级线圈上产生了零序电流。此类现状下零序电流需进行对外传导,最终通过配电变压器油箱进行传导。此类现象长期出现,对于配电变压器的损耗较大[ 2 ]。最终造成较大铁损现象,并且在其持续的过程中,也同时增加了变压器内部的铜损。
1.4 增加输电线路损耗
电流流过导线会产生电能损耗,其损耗与电流平方成正比。当配电变压器三相不平衡运行,结果不仅引起相线损耗增加,而且使中性线有电流通过,也会产生损耗,增加了输电网的线路损耗。
1.5 导致配变出力减少
在配变设计时,其绕组结构是按负载平衡运行工况设计的,其绕组性能基本一致,各相额定容量相等。配变的最大允许出力要受到每相额定容量的限制[ 3 ]。
假如当配变处于三相负载不平衡工况下运行,负载轻的一相就有富余容量,从而使配变的出力减少。其出力减少程度与三相负载的不平衡度有关。三相负载不平衡越大,配变出力减少越多。
2 解决三相不平衡措施
2.1 调整三相负荷
通过配变监测计量系统,查询配变的三相电压、电流等数据,并以此分析三相不平衡的情况,制定出调整负荷的方案,可以在计划性停电时对配变进行三相负荷的调整。
2.2 加强新增负荷管理
1)首先,对于申请新增计量点的用户,供电所必须认真审查其用电性质、负荷大小及所属台区等基本情况,然后通过配变监测计量系统了解该配变的运行数据,结合配电变压器负载情况、三相不平衡度等方面分析判断能否增加用户所申请的负荷。2)对申请新增计量点的负荷超过10kVA 的用电客户,建议其采用三相四线供电方式,保证对配电变压器的三相不平衡度不产生影响。3)如用户申请满足要求,则依据相关原则制定用电负荷方案,明确新增计量点的所属相别,保证新增计量点后配电变压器的三相不平衡度满足规定。4)要求用户在变更用电业务时要及时与供电所联系,需要顾及到三相平衡的问题。
2.3 合理规划低压配电网
1)合理规划低压线路走向,合理选择配电变压器的安装地址,尽量做到分区分片供电,减少线路损耗。
2)合理选择中性线截面,对于一些残旧的台区,中性线截面一般偏小,这使中性线上电能损耗增大,应该加大中性线,减少中性线的电能损耗和避免烧断中性线。
3)严格规定A、B、C三相线路颜色分别为黄、绿、红。这有利于三相负荷的调整工作顺利进行,对部分未能按此标准进行的台区,应该对A、B、C三相作一个顺序规定,并记录在案,这有得于新增负荷的管理及三相负荷的调整,降低接错相序的可能性。
2.4 加强对配变的监测,形成闭环管理
加大配变监测终端的覆盖率,通过配变监测计量系统,及时查获配电变压器的三相电压、电流、有功功率、有功电量、负载率和不平衡度等实时数据,经过统计分析得到相应的结果,可以为三相不平衡的整改提供所需的数据,根据这些数据,可以及时做出整改措施[ 4 ]。也能够对调整以后的配电变压器运行状况时时刻刻进行跟踪监测,及时发现配电变压器运行过程中存在的问题并上报上级部门,形成闭环管理。
3 结语
因各种客观因素的存在,配电变压器运行时三相负荷没有绝对的三相平衡,所以,如何降低三相不平衡度是很重要的。通过各种渠道使配电变压器趋于三相平衡运行,提高供电可靠性的同时,也提高了供电企业的效益,因此,降低三相不平衡度,有着很重要的意义。
参考文献:
[1] 陈复忠.三相负荷不平衡对低压线损的影响[J].农村电工,2005,13(5):36.
[2] 林志雄,陈岩,蔡金锭,等.低压配电网三相不平衡运行的影响及治理措施[J].电力科学与技术学报,2009,24(3):63-67.
[3] 刘靖,刘明光,屈志坚,等.不同地形条件下架空配电线路的防雷分析[J].高电压技术,2011,37(4):848-853.
[4] 刘刚,席禹,唐军,等.高压架空输电线路引雷对附近10kV架空配电线路雷击跳闸特性的影响[J].高电压技术,2014,40(3):690-697.
关键词:配电变压器;三相不平衡;配变监测计量系统
随着城乡经济的发展,用户负荷不断增加。大量的单相电器投入应用,此类现状下电网的负荷随之增大。难以避免对配电变压器造成冲击,最终造成配电变压器三相不平衡运行。
1 三相不平衡运行的危害
1.1 影响电能质量、危及安全
对电能质量的影响主要体现在由于中性点漂移引起三相电压不对称。当配电变压器在三相负荷不对称运行时,变压器次级线圈发生三相电流运行异常,异常现像导致中性线产生零序电流。此类现状下,使得三相电流电压对称性出现异常,三相电流中性点产生位移,这时将出现三相电压不对称的电能质量问题[ 1 ]。
当配电变压器长期处于不平衡运行时容易造成如下问题:1)低压相电用电户电器设备,因电压异常现象无法正常应用。高压相电用电户,电器设备则因电压变动存在设备烧坏的可能性。2)三相电流运行异常,造成中性线出现零序电流。零序电流的移动,导致中性线产生电流。最终造成中性线路熔断,相电压运行失效,转换为线电压。此类现状下,对于用电设备以及操作人员的人身安全,都造成了较大的危害。3)电流负荷较大区域,最终用电线路在供电的过程中,产生了大量的热能。热能现象使得用电线路绝缘性快速降低,最终造成人员触电等危害。4)三相电流不平衡运行时间加长,超负荷区域负载超限。最终造成相电导线熔断,电器设备烧毁。严重时可能造成变压器设备的爆炸等后果,严重影响电网的安全运行。
1.2 供电稳定性较差
三相电相较于两相电,其运行中产生的电流较大。对于三相運行的稳定性要求较高,因此一旦次级线圈出现零序电流,导致三相运行失衡。此类现状下,三相运行自行调整零序电流从配电变压器的导电部件通过。此类现象的持续,最终造成变压器导电部件发热,设备整体热量随之上升。变压器内部温度快速升高,最终产生恶性循环,导致变压器烧毁,最终影响了供电的稳定性。
1.3 增加变压器损耗
配电变压器在运行时会产生铁损和铜损,如上所述,當配电变压器处于三相不对称运行时, 其内部初级线圈未产生零序电流,但在次级线圈上产生了零序电流。此类现状下零序电流需进行对外传导,最终通过配电变压器油箱进行传导。此类现象长期出现,对于配电变压器的损耗较大[ 2 ]。最终造成较大铁损现象,并且在其持续的过程中,也同时增加了变压器内部的铜损。
1.4 增加输电线路损耗
电流流过导线会产生电能损耗,其损耗与电流平方成正比。当配电变压器三相不平衡运行,结果不仅引起相线损耗增加,而且使中性线有电流通过,也会产生损耗,增加了输电网的线路损耗。
1.5 导致配变出力减少
在配变设计时,其绕组结构是按负载平衡运行工况设计的,其绕组性能基本一致,各相额定容量相等。配变的最大允许出力要受到每相额定容量的限制[ 3 ]。
假如当配变处于三相负载不平衡工况下运行,负载轻的一相就有富余容量,从而使配变的出力减少。其出力减少程度与三相负载的不平衡度有关。三相负载不平衡越大,配变出力减少越多。
2 解决三相不平衡措施
2.1 调整三相负荷
通过配变监测计量系统,查询配变的三相电压、电流等数据,并以此分析三相不平衡的情况,制定出调整负荷的方案,可以在计划性停电时对配变进行三相负荷的调整。
2.2 加强新增负荷管理
1)首先,对于申请新增计量点的用户,供电所必须认真审查其用电性质、负荷大小及所属台区等基本情况,然后通过配变监测计量系统了解该配变的运行数据,结合配电变压器负载情况、三相不平衡度等方面分析判断能否增加用户所申请的负荷。2)对申请新增计量点的负荷超过10kVA 的用电客户,建议其采用三相四线供电方式,保证对配电变压器的三相不平衡度不产生影响。3)如用户申请满足要求,则依据相关原则制定用电负荷方案,明确新增计量点的所属相别,保证新增计量点后配电变压器的三相不平衡度满足规定。4)要求用户在变更用电业务时要及时与供电所联系,需要顾及到三相平衡的问题。
2.3 合理规划低压配电网
1)合理规划低压线路走向,合理选择配电变压器的安装地址,尽量做到分区分片供电,减少线路损耗。
2)合理选择中性线截面,对于一些残旧的台区,中性线截面一般偏小,这使中性线上电能损耗增大,应该加大中性线,减少中性线的电能损耗和避免烧断中性线。
3)严格规定A、B、C三相线路颜色分别为黄、绿、红。这有利于三相负荷的调整工作顺利进行,对部分未能按此标准进行的台区,应该对A、B、C三相作一个顺序规定,并记录在案,这有得于新增负荷的管理及三相负荷的调整,降低接错相序的可能性。
2.4 加强对配变的监测,形成闭环管理
加大配变监测终端的覆盖率,通过配变监测计量系统,及时查获配电变压器的三相电压、电流、有功功率、有功电量、负载率和不平衡度等实时数据,经过统计分析得到相应的结果,可以为三相不平衡的整改提供所需的数据,根据这些数据,可以及时做出整改措施[ 4 ]。也能够对调整以后的配电变压器运行状况时时刻刻进行跟踪监测,及时发现配电变压器运行过程中存在的问题并上报上级部门,形成闭环管理。
3 结语
因各种客观因素的存在,配电变压器运行时三相负荷没有绝对的三相平衡,所以,如何降低三相不平衡度是很重要的。通过各种渠道使配电变压器趋于三相平衡运行,提高供电可靠性的同时,也提高了供电企业的效益,因此,降低三相不平衡度,有着很重要的意义。
参考文献:
[1] 陈复忠.三相负荷不平衡对低压线损的影响[J].农村电工,2005,13(5):36.
[2] 林志雄,陈岩,蔡金锭,等.低压配电网三相不平衡运行的影响及治理措施[J].电力科学与技术学报,2009,24(3):63-67.
[3] 刘靖,刘明光,屈志坚,等.不同地形条件下架空配电线路的防雷分析[J].高电压技术,2011,37(4):848-853.
[4] 刘刚,席禹,唐军,等.高压架空输电线路引雷对附近10kV架空配电线路雷击跳闸特性的影响[J].高电压技术,2014,40(3):690-697.