配電臺區(qū)三相不平衡治理及節(jié)能方案的研究

摘要：三相電流不平衡可能導(dǎo)致零序電流，使中性點(diǎn)發(fā)生偏差，導(dǎo)致電路嚴(yán)重?fù)p耗、各種故障和可靠性差異。供電點(diǎn)電機(jī)工作正常，如果超出電網(wǎng)范圍，可能對整個電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行造成嚴(yán)重風(fēng)險。因此，有必要研究電網(wǎng)三相不平衡問題和三相不平衡補(bǔ)充方案?？紤]到這一點(diǎn)，本文分析了信息使用調(diào)配領(lǐng)域的三相不平衡的治理和節(jié)能方案。關(guān)鍵詞：配電臺區(qū)；三相不平衡；治理；節(jié)能方案引言在現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用過程中，單相負(fù)荷應(yīng)用非常廣泛，并且用電不同時，特別是大功率單相負(fù)載的接入等，導(dǎo)致配電變壓器長期運(yùn)行于三相不平衡狀態(tài)；且大量的感性用電設(shè)備及電力電子裝置逐年大幅增長，而相應(yīng)的配電設(shè)備更新改造速度相對滯后，造成配電臺區(qū)無功缺乏嚴(yán)重，供電末端功率因數(shù)過低，配電電壓合格率偏低，并產(chǎn)生諧波電流。1三相不平衡概述1.1產(chǎn)生的原因一方面，在訪問負(fù)荷時沒有充分考慮到工人，在布線過程中，負(fù)荷分配更隨機(jī)地分三個階段進(jìn)行。另一方面，電力負(fù)荷的任何變化是，即使最初平均分配三相負(fù)荷，實(shí)際工作的三相負(fù)荷也不會同時打開或流動。在這種情況下，負(fù)荷的隨機(jī)波動是不可預(yù)測、不規(guī)則的，電氣曲線相交，從而重疊；第三次增加的電力負(fù)荷和其他外部因素可能導(dǎo)致三相不平衡，如季節(jié)性影響和臨時能源消耗。此外，對于電動牽引負(fù)荷，大功率整流負(fù)荷可能嚴(yán)重威脅到工作引起的諧波、負(fù)極、電壓波動和振蕩電流的運(yùn)行，可能嚴(yán)重威脅電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。1.2對電網(wǎng)產(chǎn)生的影響事實(shí)上，對用戶負(fù)荷的影響負(fù)載很多，例如轉(zhuǎn)換器、電力等。不平衡的影響不僅會導(dǎo)致三相不平衡和電壓波動，而且會導(dǎo)致系統(tǒng)中出現(xiàn)大量諧波，從而導(dǎo)致三相不對稱負(fù)載。主要存在以下風(fēng)險:一、增加線路損耗；如果三相四線制在三相不平衡狀態(tài)下工作，中性線會有電流，增加線路損耗；其次，變壓器損耗增加時，變壓器在不平衡狀態(tài)下運(yùn)行時產(chǎn)生的零序電流可能會因零序磁流的出現(xiàn)而嚴(yán)重加熱變壓器。在使用壽命縮短的情況下，低壓問題不能保證電源的安全性。三相負(fù)載不平衡可能導(dǎo)致變壓器內(nèi)三相壓降、過載相位電壓過低，從而導(dǎo)致低壓相位電壓升高、輕負(fù)荷、電氣設(shè)備損壞、不安全事故和電氣可靠性下降。2配電臺區(qū)三相不平衡的危害2.1配電變壓器出力降低和電能轉(zhuǎn)換效率下降當(dāng)配電變壓器運(yùn)行于三相不平衡狀態(tài)時，對于負(fù)載輕的一相而言，負(fù)載電流未達(dá)到額定值，該相的容量還有富余，導(dǎo)致配電變壓器的輸出難以達(dá)到其額定輸出值，進(jìn)而減少了配電變壓器的出力，導(dǎo)致變壓器的過載能力也隨之降低。2.2配電變壓器和線路損耗的增加1)增加變壓器損耗配電變壓器的負(fù)載損耗與變壓器負(fù)荷的大小有關(guān)，根據(jù)線路電能損耗的計(jì)算公式可知，損耗的大小與線路電流的平方成正比，配電變壓器的總損耗可計(jì)算為：P1=(Ia2+Ib2+Ic2)R。在三相電流平衡的情況下，各相繞組電流均為：(Ia+Ib+Ic)/3，三相繞組總損耗為：P2=3[(Ia+Ib+Ic)/3]2R，在變壓器運(yùn)行過程中，其電能損耗是無法避免的，但是可以通過三相不平衡的治理，降低其附加損耗，三相不平衡帶來的附加損耗為：ΔP=P1-P2={[(Ia-Ib)2+(Ib-Ic)2+(Ic-Ia)2]/3}R。2)增加配電線路的損耗在三相四線供電系統(tǒng)中，只有當(dāng)三相供電電壓對稱并且三相負(fù)載電流平衡時，配電線路的電能損耗最小。當(dāng)三相電流不平衡時，中性線存在電流，此時不僅增加相線的電能損耗，并且還會形成中性線上的電能損耗，導(dǎo)致整條線路的損耗增加。3導(dǎo)致三相不平衡的主要原因3.1負(fù)載不對稱如果負(fù)荷不對稱，即負(fù)荷在邏輯上不均勻分布，此階段主要是由非均勻負(fù)荷分布以及非線性、不對稱和沖擊負(fù)荷的增加引起的。相反，在我國低壓配電網(wǎng)中，電力負(fù)荷大部分是單相負(fù)荷，由于負(fù)荷分布的隨機(jī)性和交換不一致，很難保證三相負(fù)荷的對稱性。從宏觀角度看，我國的配電網(wǎng)起步晚，因此在建設(shè)過程中不能避免缺乏相對嚴(yán)格的長期計(jì)劃的問題，建設(shè)前負(fù)荷的不合理分配以及在以后的發(fā)展過程中負(fù)荷的不受控增加都會進(jìn)一步擴(kuò)大三相負(fù)荷的差異，從而加劇不平衡。另一方面，越來越多的非線性負(fù)載(例如電爐、轉(zhuǎn)爐裝置等)以及不對稱或沖擊性工業(yè)用電和民用電等設(shè)備直接訪問配電網(wǎng)。除了通常向電網(wǎng)中注入大量負(fù)序列和諧波電流以大大加劇電網(wǎng)中的不平衡之外，這些設(shè)備還會嚴(yán)重影響系統(tǒng)的安全運(yùn)行。3.2分布式電源不對稱接入(1)三相分布式電源可能會出現(xiàn)不對稱故障。如果三相分布式電源及其并網(wǎng)接口不對稱失敗，則訪問的電力系統(tǒng)可能會出現(xiàn)事故不平衡。(2)正常運(yùn)行時，分布式電源本身的三相電力不平衡，或者三相并網(wǎng)變換器的結(jié)構(gòu)和參數(shù)不對稱，因此連接到分布式電源和電網(wǎng)的變換器接口可能也不是理想的工作狀態(tài)，從而在一定程度上導(dǎo)致原本需要三相平衡的電力輸出不平衡。(3)許多居民用戶的電力負(fù)載使用單相電源，因此大多數(shù)家用分布式電源也可以進(jìn)行單相無序訪問。隨著推進(jìn)太陽能下降到農(nóng)村的政策，單相分布式電源數(shù)量大幅增加，低壓配電網(wǎng)絡(luò)中三相不平衡現(xiàn)象日益加劇。4三相不平衡控制策略4.1三相不平衡的調(diào)節(jié)交換機(jī)智能交換機(jī)通過無線通信模塊和智能交換終端網(wǎng)絡(luò)工作，按照智能交換機(jī)到終端的指令，將電流、負(fù)載相位和相應(yīng)的地線地址等信息傳輸?shù)街悄芙K端，從而實(shí)現(xiàn)三相負(fù)載分配和智能開關(guān)采用雙向晶閘管并聯(lián)自維護(hù)繼電器結(jié)構(gòu)，阻抗低，線損小。無影響、快速交換、重新分配和負(fù)載調(diào)整。智能整流終端通過外部變壓器實(shí)時檢測系統(tǒng)，分析系統(tǒng)三相電流，并利用系統(tǒng)策略確定不平衡率是否超過配置。滿足整流條件后，打開相應(yīng)的開關(guān)，發(fā)出均勻分配負(fù)載的命令，以實(shí)現(xiàn)三相平衡。4.2堅(jiān)持常態(tài)監(jiān)測加強(qiáng)三相負(fù)荷在線統(tǒng)計(jì)分析，強(qiáng)化營配數(shù)據(jù)貫通，充分利用PMS2.0配網(wǎng)運(yùn)維管控、配變監(jiān)測、用電信息采集等系統(tǒng)，開展配電臺區(qū)三相負(fù)荷平衡情況在線監(jiān)測及統(tǒng)計(jì)分析。。不進(jìn)行自動信息采集的配電區(qū)應(yīng)定期采集變壓器低壓側(cè)的三相負(fù)載數(shù)據(jù)，同時進(jìn)行設(shè)備運(yùn)行維護(hù)，進(jìn)行監(jiān)控分析，及時識別問題。對于存在三相不平衡問題的配電站區(qū)域，必須通過技術(shù)調(diào)查或手動調(diào)查，統(tǒng)計(jì)匯總配電站用戶負(fù)荷訪問的相位、能量或能耗信息，以創(chuàng)建用戶負(fù)荷信息的配電站條件單元研究應(yīng)用程序負(fù)載訪問階段的自動識別、仿真分析、輔助決策支持技術(shù)、現(xiàn)有自動化、信息系統(tǒng)集成、大數(shù)據(jù)分析和仿真技術(shù)的應(yīng)用，以進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析4.3堅(jiān)持動態(tài)治理為了促進(jìn)廣播電臺在交通檢查專業(yè)指導(dǎo)下建立凈負(fù)荷控制機(jī)制，廣播電臺三相負(fù)荷不平衡的動態(tài)隨機(jī)特點(diǎn)具有“加強(qiáng)基礎(chǔ)，提高兩個好包括以分配區(qū)三相負(fù)荷管理不平衡為重要組成部分，臺灣三相負(fù)荷監(jiān)測、預(yù)警、分析、治理、評價、設(shè)定目標(biāo)、實(shí)施責(zé)任、加強(qiáng)評價、創(chuàng)新管理方法、總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)、及時查明問題對于長期存在、無法長期治愈的世界性問題，要重視研究、機(jī)制分析、規(guī)則控制和癥狀處方，通過一段時間的集中管理取得明顯效果。結(jié)束語三相不平衡對發(fā)電機(jī)、變壓器、負(fù)荷等有一定的損失。，增加配電網(wǎng)的有效損耗，影響我們配電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)安全運(yùn)行。根據(jù)中國低壓配電網(wǎng)的實(shí)際情況，三相不平衡問題主要是由于負(fù)荷不平衡、線路參數(shù)不平衡和分布式電源接入，因此負(fù)荷、線路和電源的合理規(guī)劃和改造。參考文獻(xiàn)[1]張國清.三相負(fù)荷不平衡的治理[J].農(nóng)村電工,2017,25(