三相不平衡智能調(diào)補(bǔ)系統(tǒng)在電網(wǎng)中的應(yīng)用

王洪林+張發(fā)斌+黃小偉

摘 ?要：簡(jiǎn)要闡述了三相負(fù)荷不平衡的相關(guān)情況及其產(chǎn)生的危害，針對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行中出現(xiàn)的問(wèn)題，介紹了智能調(diào)補(bǔ)系統(tǒng)的應(yīng)用情況，以期為日后的相關(guān)工作提供參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：三相負(fù)荷;智能調(diào)補(bǔ)系統(tǒng);變壓器;線(xiàn)路

中圖分類(lèi)號(hào)：TM714.3 ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.14.132

1 ?概述

電網(wǎng)的無(wú)功狀況和電壓質(zhì)量是衡量電能質(zhì)量的重要指標(biāo)之一。由于電網(wǎng)中的大多數(shù)用電設(shè)備都是感性負(fù)載，所以，在設(shè)備運(yùn)行時(shí)，向電網(wǎng)注入了大量的感性無(wú)功，這也是導(dǎo)致三相無(wú)功不平衡的重要原因之一。而供電網(wǎng)絡(luò)的無(wú)功主要采用三相共補(bǔ)與分補(bǔ)相結(jié)合的方式，因?yàn)樗难a(bǔ)償容量有限，在電網(wǎng)無(wú)功需求嚴(yán)重時(shí)，會(huì)導(dǎo)致電壓崩潰，電網(wǎng)的功率因數(shù)較低，電氣設(shè)備得不到充分的利用，電網(wǎng)傳輸能力下降，損耗增加。由上述內(nèi)容可知，補(bǔ)償負(fù)荷不平衡、無(wú)功短缺等情況對(duì)配電網(wǎng)來(lái)說(shuō)具有很大的實(shí)用價(jià)值，它可以降低線(xiàn)損，提高電能質(zhì)量，增加配電網(wǎng)的可靠性和安全性。

2 ?三相負(fù)荷不平衡的危害

2.1 ?增加線(xiàn)路損耗

當(dāng)三相負(fù)載不平衡運(yùn)行時(shí)，中性線(xiàn)有電流通過(guò)，同時(shí)，因?yàn)橹行跃€(xiàn)存在阻抗，所以，會(huì)在中性線(xiàn)上產(chǎn)生損耗。這時(shí)，不但相線(xiàn)有損耗，而且中性線(xiàn)也會(huì)產(chǎn)生損耗，進(jìn)而增加了電網(wǎng)線(xiàn)路的損耗。電網(wǎng)線(xiàn)路的損耗為：

？P=I2R. ? ? ? ? ? ? ? ? ? （1）

式（1）中：？P為電網(wǎng)線(xiàn)路的損耗;I為電流;R為電阻。

2.2 ?增加配變的電能損耗

當(dāng)配變?cè)谌嘭?fù)載不平衡工況下運(yùn)行時(shí)，將產(chǎn)生零序電流，零序磁通通過(guò)油箱壁和鋼構(gòu)件形成回路，產(chǎn)生磁滯和渦流損耗。嚴(yán)重的磁滯和渦流損耗會(huì)增加變壓器的功耗和溫升，配變的繞組絕緣因?yàn)檫^(guò)熱會(huì)加快老化的速度，縮短設(shè)備的使用壽命，降低供電系統(tǒng)的安全性。

2.3 ?影響用電設(shè)備的安全運(yùn)行

當(dāng)配變?cè)谌嘭?fù)載平衡時(shí)運(yùn)行，其三相電流基本相等，配變內(nèi)部每相壓降也基本相同，則配變輸出的三相電壓也是平衡的。

3 ?應(yīng)用案例

2014-12-26，經(jīng)忠縣供電公司同意，在該供電局白馬村公變配電房安裝了調(diào)補(bǔ)裝置，配變?nèi)萘繛?50 kVA，二次側(cè)額定電流為216 A。該處是典型的單相負(fù)荷和三相負(fù)荷混用變臺(tái)區(qū)，以單相負(fù)荷為主。在裝置投入運(yùn)行前，該臺(tái)區(qū)變壓器在用電高峰處于超負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，為此，采取了很多措施，比如調(diào)整三相負(fù)荷、調(diào)整變壓器分接開(kāi)關(guān)、安裝電容柜等，但是，這些措施都沒(méi)有從根本上解決問(wèn)題。當(dāng)功率因數(shù)低時(shí)，只能補(bǔ)償?shù)?.75左右;當(dāng)功率因數(shù)高時(shí)，可以補(bǔ)償?shù)?.85左右。

在臺(tái)區(qū)安裝智能調(diào)補(bǔ)系統(tǒng)后，對(duì)比、分析采集到的數(shù)據(jù)，如表1所示。從表1中可以看出，電能質(zhì)量得到了大幅提升。

表1 ?2種狀態(tài)下變壓器運(yùn)行數(shù)據(jù)比較

狀態(tài) 無(wú)調(diào)補(bǔ)裝置 投入調(diào)補(bǔ)裝置 說(shuō)明

24h 24 h

三相電流/A Ia 170.2 104.8 減少65.4

Ib 204.7 112.6 減少92.1

Ic 145.6 103 減少42.6

三相功率因數(shù) PFa 0.659 0.981 提高0.322

PFb 0.777 0.979 提高0.202

PFc 0.762 0.965 提高0.203

三相無(wú)功功率/kVar Qa 30.1 3.48 減少26.62

Qb 30.2 5.3 減少24.9

Qc 22.1 6.03 減少16.07

總無(wú)功/kVar Q 82.4 13.6 減少68.8

最大不平衡度 % 28.87 8.53 減少了70.47

由表1中的數(shù)據(jù)可知，在有功負(fù)荷不變的情況下，提高功率因數(shù)可以減小負(fù)荷的無(wú)功功率和負(fù)荷電流，從而達(dá)到降低變壓器損耗和線(xiàn)路損耗的目的。投入無(wú)功補(bǔ)償后，變壓器即使輕度超載，不增容量也可以安全運(yùn)行，以充分發(fā)掘設(shè)備的潛力、提高設(shè)備的使用率。當(dāng)配電房中安裝了補(bǔ)償裝置后，在很大程度上改善了過(guò)載的情況。

4 ?結(jié)論

三相不平衡智能調(diào)補(bǔ)系統(tǒng)利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代電子技術(shù)、通信技術(shù)和信息處理技術(shù)等實(shí)現(xiàn)了對(duì)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行情況的監(jiān)視、測(cè)量和有功調(diào)整控制，解決了城市民用電網(wǎng)和農(nóng)用電網(wǎng)中存在大量單相負(fù)荷導(dǎo)致三相電流不平衡的問(wèn)題，同時(shí)，還研發(fā)了三相不平衡智能調(diào)補(bǔ)系統(tǒng)。該系統(tǒng)適用于0.4～10 kV低壓臺(tái)區(qū)DYn11、YYn0接線(xiàn)配電變壓器系統(tǒng)的城市電網(wǎng)和農(nóng)村電網(wǎng)的改造工程中，解決了因不平衡電流造成變壓器、線(xiàn)路的能源損耗和設(shè)備利用率低的問(wèn)題。

參考文獻(xiàn)

[1]沈鐵軍.低壓電網(wǎng)三相不平衡問(wèn)題的幾點(diǎn)探討[J].民營(yíng)科技，2011（8）.

[2]趙吳鵬，劉其輝，周浩，等.低壓配電網(wǎng)三相不平衡動(dòng)態(tài)補(bǔ)償措施及實(shí)驗(yàn)研究[J].現(xiàn)代電力，2009（06）.

[3]林志雄，陳巖，蔡金錠，等.低壓配電網(wǎng)三相不平衡運(yùn)行的影響及治理措施[J].電力科技與技術(shù)學(xué)報(bào)，2009（3）.

〔編輯：白潔〕

Application of Three Phase Unbalanced Smart Tune up System in Power Network

Wang Honglin， Zhang Fabin， Huang Xiaowei

Abstract： This paper briefly describes the three-phase unbalanced load and the harm， in view of the problems in the operation of the power grid， introduces the application of intelligent adjustable compensation system， in order for the future related work to provide reference.

Key words： three phase load; intelligent tune and fill system; transformer; line