低壓臺區(qū)總表三相電壓不平衡對線損的影響及診斷方法研究方向分析

蔣麒憬， 沈方雷

（1. 同濟大學 電子與信息工程學院，上海 201600；2. 國網(wǎng)上海松江供電公司，上海 201600）

0 引言

近幾年，臺區(qū)線損治理一直是國家電網(wǎng)公司高度重視的一項議題。上海供電公司對各類線損問題的治理逐步推進，尤其是影響低壓臺區(qū)線損的采集問題、戶變關(guān)系問題、竊電問題、表計接線問題等都進行了專項治理[1]，但對于低壓臺區(qū)總表的三相電壓不平衡問題的治理重視程度不足。

1 低壓臺區(qū)三相電壓不平衡問題

1.1 低壓臺區(qū)總表接線

低壓臺區(qū)總表一般為三相四線智能電能表，電能表的電流線是經(jīng)變壓器二次側(cè)線路的電流互感器接入三元件的三相四線電能表；電壓線則是直接從變壓器二次側(cè)線路中并聯(lián)接入表計。接線原理圖如圖1所示。

圖1 三相四線經(jīng)電流互感器接入電能表接線原理圖

1.2 低壓臺區(qū)三相電壓不平衡原因概述

低壓臺區(qū)總表三相電壓不平衡的原因可分為：系統(tǒng)側(cè)三相電壓不平衡，即低壓臺區(qū)變壓器三相線路電壓不平衡；臺區(qū)總表零線虛接，即當?shù)蛪号_區(qū)總表零線虛接時，會導致電能表內(nèi)部存在三個末端星型連接電壓線圈的中性點漂移，可能出現(xiàn)三相電壓不平衡現(xiàn)象，同時也有損壞電能表元件的可能[2]；臺區(qū)總表電壓熔管松動；臺區(qū)總表電壓熔絲熔斷。

低壓臺區(qū)總表三相電壓不平衡會致電能表計量電壓產(chǎn)生誤差，進一步造成計量誤差，影響臺區(qū)線損[3]。

1.3 三相電壓不平衡度計算公式

本文采用的低壓臺區(qū)總表電壓不平衡度計算公式為：

式中：Y為三相電壓不平衡度；Umax、Umin分別為三相電壓中的最大值和最小值。

根據(jù)目前工作經(jīng)驗，將電壓不平衡度超過1%認為是不平衡，電壓不平衡度不超過1%認為是平衡。當?shù)蛪号_區(qū)總表一天中96點電壓不平衡度均超過1%，則該臺區(qū)總表電壓不平衡。

2 三相電壓不平衡問題案例分析

2.1 三相電壓不平衡問題治理

本文分析的臺區(qū)容量為250 kVA，電壓等級為10 kV，臺區(qū)總表電流互感器變比為400/5。現(xiàn)場排查時，測量電能表A、B、C電壓對零線電壓和屏顯一致，但是與對地電壓不一致，說明存在中性點飄移現(xiàn)象，零線存在接觸不良、虛接的情況。工作人員現(xiàn)場進行了零線穿刺處理后，表顯三相電壓不平衡現(xiàn)象消失。

2.2 臺區(qū)電壓曲線

松江公司線損監(jiān)測平臺記錄數(shù)據(jù)顯示，本臺區(qū)存在低壓臺區(qū)總表三相電壓不平衡情況，經(jīng)現(xiàn)場排查為現(xiàn)場零線虛接導致，并于2021年12月3日進行治理，臺區(qū)總表電壓、電流曲線如圖2所示。

圖2 臺區(qū)總表電流、電壓曲線

從圖2中可以看出，在2021年12月3日治理后臺區(qū)總表三相電壓不平衡率得到了改善（從4%左右降至1%以下）。在三相電壓不平衡問題治理前，該臺區(qū)線損為穩(wěn)定微負損（-1%至0%之間），在2021年12月3日治理后，臺區(qū)線損恢復(fù)合理（0%至1.5%之間）且穩(wěn)定。

3 臺區(qū)線損影響分析

3.1 松江公司治理情況

表1為松江公司治理情況。由表1可見，治理后5個臺區(qū)總表電壓不平衡率均得到改善，下降至1%以下。從松江公司治理前后7日平均線損率變化來看，其中3個臺區(qū)線損從微負損恢復(fù)至合理，1個臺區(qū)線損從合理變?yōu)槲⒇摀p，1個合理臺區(qū)線損狀態(tài)未變化。通過分析對比松江公司臺區(qū)治理情況可見，臺區(qū)電壓不平衡率結(jié)合用電負荷大小和分布情況線損波動區(qū)間在±4%。

表1 松江公司治理情況

3.2 松江電壓不平衡問題分布及線損情況

3.2.1 三相電壓不平衡度分布情況

據(jù)2022年7月16日電壓和線損數(shù)據(jù)統(tǒng)計，松江公司合計三相電壓不平衡臺區(qū)364個，其中高損臺區(qū)16個，負損臺區(qū)16個，均存在一定數(shù)量。松江臺區(qū)總表電壓不平衡分布情況如表2所示。

表2 松江臺區(qū)總表電壓不平衡分布情況

3.2.2 三相電壓不平衡影響線損分布情況

由表3上海三相電壓不平衡影響線損分布情況所示，三相電壓不平衡對線損的影響分布較為平均，在11%左右。其中三相電壓不平衡率在10%以上的不合理臺區(qū)分布數(shù)量比較突出，有55.3%的臺區(qū)線損不合理，涉及120個高、負損臺區(qū)。

表3 上海三相電壓不平衡影響線損分布情況

表4為低壓臺區(qū)三相電壓不平衡分布及線損情況。據(jù)2022年7月16日三相電壓不平衡分布情況分析，由表4可見，松江三相電壓不平衡且不合理臺區(qū)仍存在一定數(shù)量。低壓臺區(qū)三相不平衡問題對線損的影響不可忽略，急需治理。

表4 低壓臺區(qū)三相電壓不平衡分布及線損情況

4 總表三相電壓不平衡診斷方法研究方向

根據(jù)目前上海電網(wǎng)低壓供電網(wǎng)結(jié)構(gòu)[4]，認為存在兩種低壓臺區(qū)總表三相電壓不平衡問題診斷模型。

模型一：通過橫向?qū)Ρ韧?0 kV線路下各臺區(qū)總表電壓不平衡度，如果存在平衡臺區(qū)，則診斷其他不平衡臺區(qū)三相電壓不平衡，再結(jié)合臺區(qū)線損率生成異常（此模型可覆蓋全部臺區(qū)，但受限于臺區(qū)與線路關(guān)系可靠性影響）。

模型二：通過縱向?qū)Ρ扰_區(qū)總表與本臺區(qū)用戶表電壓不平衡度，如果用戶表三相平衡，但總表三相不平衡，則診斷臺區(qū)三相電壓不平衡，再結(jié)合臺區(qū)線損率生成異常（此模型只可覆蓋HPLC臺區(qū)，但也受限臺區(qū)是否有三相用戶與戶變關(guān)系可靠性影響）。兩種模型原理相通，結(jié)合后可基本覆蓋所有臺區(qū)，并且可提高診斷準確性，值得深入研究。

5 結(jié)束語

通過分析低壓臺區(qū)總表三相電壓不平衡問題的具體案例、松江公司的治理情況、上海公司的問題分布及線損情況，指出三相電壓不平衡問題在日常低壓臺區(qū)線損治理中的重要性，并基于上海低壓供電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)，指出了橫向?qū)Ρ?0 kV線路下臺區(qū)結(jié)合縱向?qū)Ρ瓤偡直碛嫷碾妷翰黄胶鈫栴}診斷模型這一研究方向。