淺析高壓配電線路缺相供電的線損與實施條件

卜照忠　金英會

[摘 要]簡要介紹了缺相供電時線路線損產(chǎn)生的變化,是經(jīng)濟還是不經(jīng)濟,在什么情況下實施缺相供電較為經(jīng)濟合理,其條件是怎樣確定的。

[關(guān)鍵詞]缺相;損耗;經(jīng)濟

隨著東寧地區(qū)黑木耳產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,農(nóng)村秋冬季節(jié)性動力負荷不斷增長,東寧供電公司下轄的道河和寒蔥河供電區(qū)域出現(xiàn)主變過負荷現(xiàn)象,為了保證生活用電而限制動力用電,東寧供電公司決定在以上供電區(qū)域的部分10kV線路臨時采取“缺相供電”。其間,“缺相供電”線路中的線損將發(fā)生什么變化、是經(jīng)濟還是不經(jīng)濟、在什么情況下實施缺相供電較為經(jīng)濟合理、其條件是怎樣確定的?筆者進行了簡要分析。

一、缺相供電時的線路損耗

為了分析方便,電壓、電流、功率因數(shù)等參數(shù)取每相之值,,即設(shè)線路的相電壓為UΦ(kV)、相電流IΦ(A)、每相導線電阻為Rd(Ω),每相負荷功率因數(shù)為cosΦ,線路輸送的總功率為P(kW)。

則線路在三相全相運行時的功率損耗為

ΔP₃= 3I²ΦRd╳10^-3 = 3(P₃/3UΦcosΦ)2Rd╳10^-3

= P₂3Rd╳10^-3/3U²Φcos²Φ(kW)而線路在缺相(兩相)運行的功率損耗為

ΔP₂= 2I²ΦRd╳10^-3 = 2(P₂/3UΦcosΦ)2Rd╳10^-3

= P₂²Rd╳10^-3/3U²Φcos²Φ(kW)

當P₃=P₂=P(kW)時,則可得

ΔP₂/ΔP₃ = P₂2Rd╳10^-3/3U²Φcos²Φ/ P₂3Rd╳10^-3/3U²Φcos²Φ = 1.5這就是說,10 kV線路在缺相(兩相)運行時的線損是三相運行時的1.5倍,即增加了50%。

二、缺相供電時的變壓器損耗

線路上掛接的配電變壓器的損耗,主要由銅損(負載損耗)和鐵損(空載損耗)兩部分所組成。

1.變壓器的銅損(負載損耗)變壓器的銅損隨著負荷電流的變化而變化,它與負荷電流的平方值成正比。設(shè)變壓器每相繞組的電阻為Rd(Ω),同理可得

ΔP₂/ΔP₃ = P₂2Rd╳10^-3/3U²Φcos²Φ/ P₂3Rd╳10^-3/3U²Φcos²Φ = 1.5這就是說,10 kV線路在缺相(兩相)運行時,線路上的配電變壓器的銅損是三相運行時的1.5倍,即也增加了50%。

綜上所述, 10 kV線路在缺相(兩相)運行時的可變損耗(線路導線線損與配變銅損之和)是三相運行時的1.5倍,即增加了50%。

2.變壓器的鐵損(空載損耗)

在一定的電網(wǎng)和變壓器,電網(wǎng)的頻率、變壓器的鐵芯系數(shù)等參數(shù)也一定,則變壓器的鐵損與鐵芯總重量、磁通密度的平方、電網(wǎng)電壓的平方成正比。由此可得:

(1)線路缺相(兩相)運行時,線路上的配電變壓器的三個鐵芯柱中的一個理論上是不應(yīng)該有磁通存在的,但實際上仍然會有少量的不平衡磁通存在,這就是說,變壓器鐵損的減少量不足1/3,故可得

ΔP02/ΔP03 ≥2/3≈0.67

(2)又因線路在缺相(兩相)運行時,斷開相的相電壓理論上將為零值或有一較小值,未斷開相的兩相的相電壓將減少至原來的√3/2倍,因而變壓器的鐵損將隨著電壓的平方比例關(guān)系而減少,故可得

ΔP02/ΔP03= (√3/2)2= 3/4 =0.75

(3)綜合上述兩點情況(磁通和電壓的變化),可得

ΔP02/ΔP03≥2/3╳3/4=0.5考慮缺相一鐵芯柱有少量不平衡磁通的存在,以及斷開相有10%～20%的電壓存在,對線路上的配電變壓器的鐵損起著加大的作用,可近似確定

ΔP02/ΔP03≈0.6這就是說,10 kV線路在缺相(兩相)運行時,線路上配電變壓器的鐵損是三相運行的0.6倍,即減少了40%。

三、線路缺相(兩相)供電的經(jīng)濟條件及其確定方法

由于線路(導線)線損與變壓器銅損之和統(tǒng)稱為“可變損耗”,變壓器鐵損稱為“固定損耗”。因此根據(jù)上述,線路在缺相運行時,相當于“可變”損耗為三相全相運行時的1.5倍,即增加了50%;“固定損耗”為0.6倍,即減少了40%。由此可求得線路缺相供電的條件。

要使10 kV線路缺相運行達到經(jīng)濟合理,必須是線路中的“可變損耗的增加量”與“固定損耗的減少量”相補償。設(shè)線路全相運行時的固定損耗在總損耗中所占的比重為r時,則可變損耗所占比重為(1–r)。則有

(1–r)╳ 50%–r╳40% = 0可得

R0 = 0.56即ΔAgd = 56.0%

這就是說,要想使某10kV線路實施缺相供電,從降損節(jié)能考慮,此線路必須是屬于固定損耗占56%及以上的輕負荷線路;此時固定損耗的減少量大于可變損耗的增加量。由于道河和寒蔥河供電區(qū)域是農(nóng)村負荷,10kV線路所掛配電變壓器較多,固定損耗所占比重達到56%以上,所以,在上述地區(qū)可采取缺相供電。□(編輯/李舶)