城鄉(xiāng)電網(wǎng)單三相混合配電技術(shù)探討

徐超　李楊　王春梅

摘要：在提倡能源可持續(xù)發(fā)展的今天，電能作為一種清潔、高效、可持續(xù)開發(fā)的能源，已得到全面性的推廣使用。隨著電網(wǎng)建設(shè)和改造的不斷深入，節(jié)能降損已經(jīng)成為現(xiàn)在城鄉(xiāng)電網(wǎng)建設(shè)和改造的重要內(nèi)容。本文單三相混合配電技術(shù)的優(yōu)勢(shì)就如何降低在電能配送過程中供電半徑長、電量損耗大的問題進(jìn)行了分析和探討。

關(guān)鍵詞：城鄉(xiāng)電網(wǎng)；單三相混合；配電

為了更好地適應(yīng)社會(huì)發(fā)展對(duì)能源供應(yīng)提出的新要求，加強(qiáng)城鄉(xiāng)電網(wǎng)的建設(shè)和改造勢(shì)在必行。目前，針對(duì)我國較多地區(qū)都采用三相四線配電系統(tǒng)作為主輸出途徑的現(xiàn)狀，在原有的配電系統(tǒng)上采用單三相混合配電技術(shù)具有很好地降低電網(wǎng)線損，提高電網(wǎng)運(yùn)行質(zhì)量和效率的作用。

1 傳統(tǒng)供電系統(tǒng)的弊端

目前，我國普遍采用的三相四線制、中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)以及中壓多采用中性點(diǎn)絕緣的低壓配電系統(tǒng)存在很多弊端。

供電半徑長，線路損耗大。因?yàn)楣╇姲霃介L，電流通過線路導(dǎo)線時(shí)，存在阻抗必將產(chǎn)生電能損耗，其損耗與通過電流的平方成正比。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國中、低配網(wǎng)線損率普遍在6%～10%，有些地區(qū)甚至超過15%。

電壓不穩(wěn)定，無法保證用電質(zhì)量。當(dāng)?shù)蛪弘娋W(wǎng)以三相四線制供電時(shí)，由于有單相負(fù)載存在，造成三相負(fù)載不平衡在所難免。隨之而來的配電變壓器的損耗、各種用電器材的效率降低及安全隱患等問題，對(duì)于用電居民的用電質(zhì)量造成了很大的影響。

2 單三相混合配電系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)

為了解決傳統(tǒng)供電系統(tǒng)的諸多問題，我國目前已開展了不少關(guān)于單相混合配電方式的研究。其顯著縮短低壓線路，充分發(fā)揮“小容量、密布點(diǎn)、短半徑”的配電優(yōu)勢(shì)，可以顯著降低線損率、提高供電可靠性、提高電壓質(zhì)量、技術(shù)經(jīng)濟(jì)性好，更適應(yīng)我國用電形勢(shì)的發(fā)展。

2.1 改造簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)

單三相混合配電系統(tǒng)，是在傳統(tǒng)的電網(wǎng)基礎(chǔ)上進(jìn)行的技術(shù)改革，只需要配備相應(yīng)的單相配電變壓器產(chǎn)品，就可以對(duì)原有的開關(guān)設(shè)備還是三相配電變壓器進(jìn)行使用功能上的加強(qiáng)，容易操作，易于實(shí)現(xiàn)。

2.2 降損明顯，穩(wěn)定電壓

由于單相三線制輸出的兩個(gè)相位相反的單相電壓，每根導(dǎo)線電流只是原來的一半，因而也可以有效控制低壓線損，并且由于電流降低了一半，低壓線路壓降也減少了一半，在穩(wěn)定電壓方面效果明顯。

2.3 提高供電可靠性

單三相混合配電方式的特點(diǎn)就是“小容量，密布點(diǎn)”，由此可知單相變壓器控制的用電戶數(shù)比三相變壓器要少得多。當(dāng)出現(xiàn)設(shè)備故障及停電檢修時(shí)，影響到的用戶相對(duì)更少，可以有效保障大部分人的用電，提高供電的可靠性。

2.4 降低成本，縮小損耗

單相變壓器采用的是先進(jìn)的卷鐵心技術(shù)，在保證安全使用性的同時(shí)，其制造材料的使用比三相變壓器要節(jié)省，比如銅的使用量是三相變壓器的90%，鐵的使用量是三相變壓器的80%。同時(shí)，單相變壓器卻可以將三相變壓器的空載損耗降低37%，空載電流則會(huì)下降到70%～80%。在確保正常供電的前提下，能大大降低成本，縮小損耗。

2.5 靈活多變，安全性高

單三相混合配電系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方式多種多樣，比如中性點(diǎn)不接地三相制單相用兩線的方式，以及采用隔離變壓器、單相用一線一地的方式等，在實(shí)際運(yùn)用時(shí)，可以根據(jù)當(dāng)?shù)氐木唧w供電需求，本著節(jié)能、高效、實(shí)用的原則靈活選擇。同時(shí)，由于其特殊的結(jié)構(gòu)，當(dāng)發(fā)生一相接地時(shí)，仍然可以繼續(xù)運(yùn)行，不會(huì)出現(xiàn)馬上短路、跳閘的情況，保證安全供電。

2.6 有效防止盜電

傳統(tǒng)的三相四線制供電系統(tǒng)，存在一些漏洞，用戶可以通過對(duì)低壓進(jìn)戶線與零線互換實(shí)現(xiàn)盜電。而單相三線制后，低壓進(jìn)戶線改為相線和地線，有效防止了盜電現(xiàn)象的發(fā)生，能更好地保護(hù)電力資源。

3 單三相混合配電方式適用范圍

與三相四線制配電系統(tǒng)的輸送容量大、配電距離可隨具體增加相比，單相配電模式采用的電變壓器容量小，同時(shí)需要進(jìn)行資金投入。在實(shí)際運(yùn)用時(shí)，可根據(jù)具體情況有針對(duì)性的推行。單相配電模式的適用范圍主要為：

電網(wǎng)負(fù)荷密度小以及不經(jīng)常利用最大負(fù)荷的農(nóng)村和及分布廣、較遠(yuǎn)地區(qū)的居民生活用電；離負(fù)荷中心較遠(yuǎn)的分散式住戶以及城鄉(xiāng)中低層居民的住宅樓；不需要大的供電負(fù)荷的城鄉(xiāng)所在地的路燈照明和大型廣告牌等公共設(shè)施。

4 單相配電系統(tǒng)運(yùn)行解析

當(dāng)然，單三相混合配電技術(shù)作為一種新型的配電技術(shù)，還存在一些不夠成熟的地方，在實(shí)際運(yùn)用中，單相變壓器配電方式也出現(xiàn)了一些諸如安全性、適應(yīng)性、負(fù)荷平衡性等問題，通過大量的實(shí)踐，這些問題已經(jīng)得到了較好的解決。

4.1 接地問題

接地問題就是所謂的安全性問題。采用單三相混合配電技術(shù)時(shí)，務(wù)必保證用戶側(cè)地線要接地，兩相線不能接觸，否則容易出現(xiàn)短路。處理好了這一問題，就可以有效防止三相四線制配電系統(tǒng)中因零線斷線時(shí)電壓驟升的問題，保障居民用電的安全。

4.2 適應(yīng)性

在使用單相配電變壓器時(shí)，可以參考使用地區(qū)的用戶群用電最大功率來設(shè)計(jì)容量，要做到既有富余，又不能超出太多，最大限度地減少配電損耗。新型節(jié)能非晶合金三相變壓器的三相電流值相差小于5%，能很好地滿足單三相混合配電的要求。

4.3 負(fù)荷平衡性

三相電流平衡性不好會(huì)導(dǎo)致附加損耗增加，因此，在單相變壓器安裝之前，必須根據(jù)用電功率的需求，適當(dāng)?shù)睾侠碚{(diào)整其容量的組合，減少不平衡，使負(fù)荷分配平。