低壓負荷自動換相裝置在三相不平衡治理中的應用

李玲 劉芃飛 王婷婷

摘要

當低壓配電網出現三相負荷不平衡時，會導致變壓器和線路的損耗增加，若不能對其進行及時的治理，則會引起整個供電系統的癱瘓，因此，如何快速、準確、高效的治理低壓配電網存在的三相負荷不平衡問題，成為了當前供電企業共同關注的問題。文章在參考前人研究結果的基礎上，系統的總結了低壓配電網三相不平衡的危害;同時根據筆者多年的工作經驗，提出運用低壓負荷自動換相裝置治理三相負荷不平衡，并總結了該治理方案的可行性和效益性，力求為我國低壓配電網安全、穩定的運行提供可靠的參考依據。

【關鍵詞】低壓配電網 自動換相裝置 三相負荷 低壓負荷

在科學技術不斷完善、用電設備不斷革新等因素的共同作用下，我國電力行業取得了良好的發展環境和發展機遇，但與此同時，供電領域優勝劣汰的市場競爭機制也逐漸形成，所以，供電企業要想在激烈的市場競爭環境中獲得一席生存之地，他們就必須要在開展生產經營活動的過程中不斷增強自身的盈利能力和市場競爭能力。而低壓配電網三相負荷不平衡作為低壓配電網普遍存在的問題，不僅會在一定程度上引起電能損耗和，同時還會出現零序電流、用電設備無法正常運行等問題，是制約供電企業經濟效益和市場競爭能力的最主要因素。綜上所述，研究低壓負荷自動換相裝置在三相不平衡治理中的應用具有十分重要的意義

1 低壓配電網三相不平衡的危害

1.1 引起電能損耗

低壓配電網三相不平衡所引起的電能損耗主要集中在供電線路和配電變壓器等方面。其中導致線路電能損耗的主要原因是：電流在通過三相四線制供電網絡的線路時，存在電阻、電感和電容的線路會對電流產出阻抗，從而導致電能損耗。此外，由于低壓電網通過三相四線制供電時，會存在一定的單相負載，所以常常會出現三相負載不平衡的問題，使得部分電流從中性線通過引起相線和中性線的損耗有損耗。而導致配電變壓器電能損耗的原因是：當配電變壓器在三相負荷不平衡的環境下運行時，配電變壓器的功率損耗會隨著負荷的變化而變化，從而引起配電變壓器的電能損耗。

1.2 配電變壓器產生零序電流

配電變壓器在三相負荷不平衡的環境下運行時，會出現一定程度的零序電流，三相負荷不平衡程度越高，零序電流也越大。而零序電流的存在，又會引起配電變壓器鐵芯中出現零序磁通，在加上高壓側并沒有零序電流，所以，零序磁通只能將油箱壁和鋼構件等導磁率較低介質作為通道，最終出現磁滯、渦流損耗等問題，發展至一定程度時還會引起鋼構件局部溫度升高，影響配電變壓器的正常運行。

1.3 電動機輸出功率降低

配電變壓器在三相負荷不平衡環境下運行時，會引起正序電壓、負序電壓以及零序電壓分量不平衡，當這種不平衡的電壓傳輸至電動機之后，負序電壓與正序電壓產生旋轉磁場相反，起到制動作用。但是，由于正序磁場往往要強于撫恤磁場，所以電動機依然保持朝著正序磁場方向轉動。也就是說，負序磁場所引起的制動作用一定會降低電動機的輸出功率。與此同時，隨著三相電壓不平衡狀態的增大，電動機的溫升和無功損耗也會素質增大，所以，電動機在三相電壓不平衡環境下運行，不僅會增加運行成本，同時也增強了運行的風險。

2 低壓負荷自動換相裝置工作原理

低壓負荷自動換相裝置指的是通過低壓負荷自動換相裝置實時調整終端各相間實際負荷，使三相實際負荷滿足低壓配電網正常運行的要求。低壓負荷自動換相裝置由1臺主機和10-15臺分機組成，主要運用于配電變壓器低壓側（220/380V）。主機和數據采集裝置安裝在配電變壓器低壓側，分機安裝在終端用戶表前側。分機依據配變用戶負荷實際情況分布安裝，以便于可以及時、準確、全面的檢測配電變壓器輸出狀況和分機負荷電流變化情況，當出現低壓負荷自動換相裝置三相負荷不平衡時作出響應。例如，當配變負荷實時不平衡度超出預先核定的值時，主機就會通過逼近算法的方式，通過無線信號控制系統將分機切換到合適的相別，從而保證低壓負荷自動換相裝置低壓側負荷處于一種平衡狀態，最終實現減少線路和變壓器損耗、提升變壓器運行效率以及增強配電網安全性和穩定性的目的。

3 低壓負荷自動換相裝置在三相不平衡治理中的應用

3.1 直接產生的經濟效益

通過低壓負荷自動換相裝置治理三相不平衡問題，有助于減少線路及配電變壓器的損耗，降低供電系統運營成本。例如，通常情況下1臺315kVA配電變壓器安裝1套低壓負荷自動換相裝置，每月配送電量約為120000kW·h，如果按照當前市場平均降低線損3.2%，及購電成本0.25元/（kW·h）計算，則每臺配電變壓器每月就可以節約3840kW·h，折合960元/月。此外，通過低壓負荷自動換相裝置治理三相不平衡問題，還可以顯著的減少低壓配電網設備搶修成本。例如，在使用低壓負荷自動換相裝置治理三相不平衡問題之前，我所在的供電企業需要花費大量的人工費用、交通費用、材料費用等對三相負荷不平衡故障進行搶修，而在運用低壓負荷自動換相裝置之后，則有效的節約了此項成本。

3.2 降耗減排

據有關資料顯示，平均發電1kW·h需要消耗325g標準煤，而1臺變壓器每年可節省3840kW·h/月×325g×12月=14.97t左右的標準煤，從而降低發電過程中產生的二氧化碳、碳粉塵以及氮氧化物等大氣污染物，為維持生態平衡和實現可持續發展戰略奠定堅實的基礎。

4 結束語

從上文所論述的內容我們可以得出，三相負荷不平衡問題已成為當前制約供電企業生存和發展的主要問題，而低壓負荷自動換相裝置在治理三相負荷不平衡問題方面有著極其顯著的可行性和效益性，值得我們在今后的工作中不斷推廣和使用。身為供電企業工作人員的我們，必須在今后的工作中不但總結和積累工作經驗，積極完善自身的專業知識和工作能力，才能準確的發現制約供電系統安全穩定運行的原因所在，并采取行之有效的措施加以應對，為我國供電事業的持續發展和完善提供充足的人力資源保障。

參考文獻

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