三相不平衡智能調補系統在電網中的應用

王洪林+張發斌+黃小偉

摘 ?要：簡要闡述了三相負荷不平衡的相關情況及其產生的危害，針對電網運行中出現的問題，介紹了智能調補系統的應用情況，以期為日后的相關工作提供參考和借鑒。

關鍵詞：三相負荷;智能調補系統;變壓器;線路

中圖分類號：TM714.3 ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.14.132

1 ?概述

電網的無功狀況和電壓質量是衡量電能質量的重要指標之一。由于電網中的大多數用電設備都是感性負載，所以，在設備運行時，向電網注入了大量的感性無功，這也是導致三相無功不平衡的重要原因之一。而供電網絡的無功主要采用三相共補與分補相結合的方式，因為它的補償容量有限，在電網無功需求嚴重時，會導致電壓崩潰，電網的功率因數較低，電氣設備得不到充分的利用，電網傳輸能力下降，損耗增加。由上述內容可知，補償負荷不平衡、無功短缺等情況對配電網來說具有很大的實用價值，它可以降低線損，提高電能質量，增加配電網的可靠性和安全性。

2 ?三相負荷不平衡的危害

2.1 ?增加線路損耗

當三相負載不平衡運行時，中性線有電流通過，同時，因為中性線存在阻抗，所以，會在中性線上產生損耗。這時，不但相線有損耗，而且中性線也會產生損耗，進而增加了電網線路的損耗。電網線路的損耗為：

？P=I2R. ? ? ? ? ? ? ? ? ? （1）

式（1）中：？P為電網線路的損耗;I為電流;R為電阻。

2.2 ?增加配變的電能損耗

當配變在三相負載不平衡工況下運行時，將產生零序電流，零序磁通通過油箱壁和鋼構件形成回路，產生磁滯和渦流損耗。嚴重的磁滯和渦流損耗會增加變壓器的功耗和溫升，配變的繞組絕緣因為過熱會加快老化的速度，縮短設備的使用壽命，降低供電系統的安全性。

2.3 ?影響用電設備的安全運行

當配變在三相負載平衡時運行，其三相電流基本相等，配變內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 ?應用案例

2014-12-26，經忠縣供電公司同意，在該供電局白馬村公變配電房安裝了調補裝置，配變容量為150 kVA，二次側額定電流為216 A。該處是典型的單相負荷和三相負荷混用變臺區，以單相負荷為主。在裝置投入運行前，該臺區變壓器在用電高峰處于超負荷運行狀態，為此，采取了很多措施，比如調整三相負荷、調整變壓器分接開關、安裝電容柜等，但是，這些措施都沒有從根本上解決問題。當功率因數低時，只能補償到0.75左右;當功率因數高時，可以補償到0.85左右。

在臺區安裝智能調補系統后，對比、分析采集到的數據，如表1所示。從表1中可以看出，電能質量得到了大幅提升。

表1 ?2種狀態下變壓器運行數據比較

狀態 無調補裝置 投入調補裝置 說明

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 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中的數據可知，在有功負荷不變的情況下，提高功率因數可以減小負荷的無功功率和負荷電流，從而達到降低變壓器損耗和線路損耗的目的。投入無功補償后，變壓器即使輕度超載，不增容量也可以安全運行，以充分發掘設備的潛力、提高設備的使用率。當配電房中安裝了補償裝置后，在很大程度上改善了過載的情況。

4 ?結論

三相不平衡智能調補系統利用先進的計算機技術、現代電子技術、通信技術和信息處理技術等實現了對現場運行情況的監視、測量和有功調整控制，解決了城市民用電網和農用電網中存在大量單相負荷導致三相電流不平衡的問題，同時，還研發了三相不平衡智能調補系統。該系統適用于0.4～10 kV低壓臺區DYn11、YYn0接線配電變壓器系統的城市電網和農村電網的改造工程中，解決了因不平衡電流造成變壓器、線路的能源損耗和設備利用率低的問題。

參考文獻

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[2]趙吳鵬，劉其輝，周浩，等.低壓配電網三相不平衡動態補償措施及實驗研究[J].現代電力，2009（06）.

[3]林志雄，陳巖，蔡金錠，等.低壓配電網三相不平衡運行的影響及治理措施[J].電力科技與技術學報，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