小電流平衡裝置在不平衡電流治理中的應用

鄧雪梅，王碩猛

（國網山東省電力公司成武縣供電公司，山東 菏澤 274200）

小電流平衡裝置的應用，主要以智能斷路器形式為主，并按照管理平臺的具體指令，對電源間的單項負荷進行全面調整。在智能管理器檢測過程中，一旦發現三相電流的不平衡程度超出了預期值，相關設備便會根據電網中的各個支路電流大小，對各路負荷進行有效調整，并將負荷較大的部分轉移到負荷較小區域之中，促使三相負荷平衡始終處于最佳狀態。

1 小電流平衡裝置的接地保護

1.1 系統特點

在小電流平衡裝置作用發揮過程中，主要以單相接地為主，但在此過程中，很容易出現臨時性故障，對地電壓迅速降低情況，同時使得其他兩相的電壓升高。為了實現對電網系統不平衡電流的有效治理，即使系統相電壓出現不對稱情況，線電壓也應該保持對稱，這主要與負序電壓情況直接相關。但如果故障電壓過高，電網中的絕緣裝置便會受到嚴重影響，一些薄弱部分還會出現擊穿現象，從而引起短路現象的出現。另外，在電壓互感器的作用下，鐵芯出現了嚴重的飽和狀態，此種情況下，電壓互感器很容易被損毀。因此，在小電流平衡裝置的作用下，單相接地可以讓系統繼續運行一段時間，但不能進行長期對外供電。

1.2 系統接地監視裝置的工作原理

在系統接地監視裝置的回路設計過程中，存在很強的系統性和復雜性，在正常運行狀態下，電壓互感器中的三角繞組之中并沒有出現電壓，即使存在電壓不對稱現象，影響程度也可以忽略不計，更不能將電壓繼電器啟動，各個電壓表的示數顯示也處于正常狀態。當小電流平衡裝置中的一相出現接地時，其中一個電壓表的示數會變為0，其他兩個電壓表的示數顯示依然正常。當電壓互感器的三角繞組電壓達到100V時，繼電器將會發出報警信號。當A相與高電弧組分相接時，各個電壓表示數將會出現較大變化，此時的接地電壓會出現降低，非接地電壓也會出現升高趨勢。另外，電壓互感器在三角繞組可能會存在低電壓情況，當這一電壓逐漸升高到繼電器啟動標準值時，保護動作才會被激發。

2 不平衡電流的危害

2.1 對系統銅損的影響

站在整個電網系統角度來說，系統銅損與電流平方呈現出正比關系。實驗研究證明，如果將零線的耗損程度忽略，在三相電流達到平衡狀態后，系統中出現的銅損便會出現最小值。例如，假設某系統中的三相線路和變壓器繞組中的總電阻數值為R，如果能夠將三相電流保持在平衡狀態下，即IA、IB、IC三者電流均為100A，則總銅損（W）的計算方式如下：

如果三相電流始終保持在不平衡狀態，IA=50A，IB=100A，IC=150A，根據上述公式，總銅損的示數為35000R，相比之下，銅損出現了較大范圍的增加。如果不平衡狀態嚴重，即IA=0A，IB和IC均為150A，此時的銅損便會變成45000R，銅損消耗量是正常情況下的三倍。

2.2 對變壓器鐵損的影響

在現有的低壓配電變壓器使用過程中，最為常用的使用類型為10/0.4kV，并以三相三柱鐵芯接線為主，提升變壓器的防護效果。在傳統變壓器使用和推廣過程中，主要包括以下幾方面優勢：首先，由于高壓繞組的接線形式出現了很大變化，將D接法變成了Y接法，在降低相電壓的同時，可以對絕緣材料進行有效節約。由于絕緣材料的使用量出現了大幅度降低，避免高壓導線重量較大的現象出現。其次，由于Y接繞組的分接頭可以安放在中性點側，這樣，三相分接頭之中的工作電壓可以降至最低，避免復雜結構的出現。但在該種類型變壓器使用過程中，一旦出現二次側負荷不平衡問題，便會產生一定的零線電流，該種電流也被稱之為零序電流，如果零序電流無法在系統之間實現流通。便會引起不平衡狀態。從鐵芯角度來說，很容易受到零序激磁阻抗的控制，在此過程中，由于電壓對稱性受到嚴重影響，中性點會出現較大程度的偏移。通過計算可知，當零序電流為額定數值的25%時，很容易引發三相電壓出現不平衡狀態。

2.3 對供電質量的影響

由于電流不平衡狀態的出現，整個電網的供電質量將會受到嚴重影響。另外，Yyn0結線中的變壓器零序阻抗很大，很容易引起電壓的大規模變化，最終引起三相電壓不平衡狀態的產生，不但可以對單相用戶產生巨大影響，還會產生用電不穩定等情況。按照常理來說，可以將三相不平衡電流分解，以正序、負序和零序三方面對其進行深入分析，這三者均會對測量儀表產生不同程度的影響。盡管對高壓側的影響并不是十分明顯，零序電流傳遞也不會出現在系統傳遞之中，但負序電流可以對整個過程產生阻礙，不利于后續計量工作的開展。

3 小電流平衡裝置在不平衡電流治理中的具體應用形式

3.1 智能管理器及管理平臺

在三相電流平衡裝置設計過程中，其智能管理平臺的設計形式主要以模塊化結構設計為主，并對帶負荷熱的插拔工作提供有效支持。為了給不平衡電流治理工作提供方便，研究人員還將32位的ARM9處理器和嵌入式技術應用其中，在提升采樣芯片精度的同時，提升智能管理器及管理平臺的電能計算能力。當系統負荷波動情況較大時，諧波含量也會有所上升，但由于小電流平衡裝置的存在，可以確保采樣及運算精度不會受到任何影響，并對Web管理方式進行充分利用，將終端服務器功能全部發揮出來。智能管理器及管理平臺功能如下：第一，對小電流的不平衡度進行調整。第二，對供電可靠率、低壓線損率、電壓合格率進行全面監視。第三，對用戶信息采集進行有效管理。第四，確保變壓器運行具有較強的經濟性。第五，對電網之中的諧波含量進行充分檢測。第六，對電網周圍的環境、溫度等因素進行全面監控，避免周圍環境受到嚴重影響。通過這些功能的相互作用，不平衡電流便會得到有效治理。

3.2 智能斷路器

在智能斷路器使用過程中，主要以QWZL型相間負荷調節功能的發揮為主，將其基本功能有效發揮出來。在開關結構設計上，主要由三組獨立的智能控制模塊組成，電壓的輸入標準為380V，單相負荷輸出也應該保持在220V左右。另外，在智能斷路器使用過程中，主要由CPU主控模塊和智能管理器為主，最終實現電源各個相序類型的有效識別。尤其是在負荷電流檢測過程中，需要在通信功能上加入雙向渠道，在接受智能管理器主站指令的同時，還能對負荷相序進行充分調整。如果在斷路器使用過程中出現較大電流時，電壓的整體工作特性便會得到有效切換，延長其使用壽命，電網中的不平衡電流便會得到有效治理。整體來看，智能斷路器的功能參數如下：第一，對額定負荷電流進行全面調節，從而對電子式過載及缺相保護等提升力度。第二，在剩余電流動作保護類型中，常用AC形式，在動作延遲上不會超過0.15s，動作電流的調整范圍也較大，在30到500mA之間。第三，在單相電流變化過程中，主要涉及到30、50、75三個檔次，實現保護工作靈活性的有效提升。第四，為了提升使用效果，在智能斷路器中安裝新的通信接口，便可以對1到32個智能電表中的數據進行有效采集。

3.3 電流平衡裝置的電流治理

由于三相平衡裝置的加入，可以為電流的平衡分配提供有利條件。在此過程中，最為常用的三相平衡裝置為自動化控制裝置，其工作原理主要是將三相電網中的不平衡電流進行有效轉移，避免單一相中的電流持續增加，促使三相電流始終處于平衡狀態。值得注意的是，在該類小電流平衡裝置應用過程中，電流治理工作需要從以下兩個角度著手：首先是對三相電流不平衡問題進行調節；其次是功率補償因數的確定。在二者相互作用之下，可以對補償所需要的無功功率大小進行確定。在電網運行過程中，負荷會隨著運行時間的變化而變化，站在這種屬性角度來說，補償量的確定也需要根據負荷變化情況進行詳細調整。

3.4 三相負荷的有效分配

在具體的三相負荷分配問題上，相關工作人員應根據具體情況對相關數據進行采集和計算，最終實現對用電負荷的全面性預測。整體來看，在小電流平衡裝置的不平衡電流處理過程中，三相負荷的有效分配具有重要意義，促使小電流平衡裝置的覆蓋范圍更加廣泛。為了提升分配效果，企業可以對客戶接電中的相位進行有效調整，在確保支線負荷平衡的同時，為主線路中的負荷平衡提供基礎。還可以通過開關的動態調整，對支線路進行全面平衡，最終確保電網中的不平衡電流得到消除。

4 結語

綜上所述，在小電流平衡裝置使用過程中，主要實現了人工處理形式向智能調控形式轉變，最終實現各個相間負荷的動態調整。另外，按照低壓電網配變新模式，監控指令可以直接對用戶電源端的負荷進行全面調整，促使三相負荷始終處于平衡狀態，從根本角度入手，將電網中的小電流問題進行治理，促使整個系統運行保持一定的穩定性。