0.4?kV配網三相調負降損的方法研究

藺相榮，梁雅莉，張 鑫

(國網甘肅省電力公司，甘肅 蘭州 730000)

0 引言

隨著人們生活條件的改善及家用電器的大量使用，居民用電量顯著上升；尤其在高峰期，用電負荷越來越大。因居民用戶使用單相電居多，均通過電表箱集中分配，并以2線引流接入；同時由于用戶用電量的不確定性，導致0.4 kV配網中三相負荷失衡越來越嚴重。而三相負荷失衡是配電臺區線損升高的重要原因。

1 線損升高的原因分析

0.4 kV配網線損升高的原因有以下幾個：

(1) 估抄、漏抄、錯抄表計；

(2) 竊電；

(3) 三相負荷失衡，中性點偏移；

(4) 線路、設備老化；

(5) 計量表計老化；

(6) 絕緣子被擊穿或絕緣子表面污穢等原因，導致低壓線路漏電或放電；

(7) 樹木、攀藤植物等對線路攀觸，致使線路對地放電；

(8) 臺區導線、電纜線徑較小，引起發熱，造成電能損耗；

(9) 其他原因。

隨著農網改造項目實施，由表計失真、線路設備老化、線徑較小等導致的線損升高問題已基本得到解決，唯獨三相負荷失衡現象隨著配電臺區用電增長而不斷產生，甚至日趨嚴重。

2 三相負荷嚴重失衡分析

三相負荷嚴重失衡主要由以下因素引起：

(1) 以電表箱為單位的用戶進戶線在A，B，C三相中隨機接入，用戶負荷隨機并入；

(2) 用戶用電時間隨機，導致電網三相負荷隨時間變化。

農村部分偏遠地區0.4 kV配網三相電負荷嚴重失衡、中性點偏移是導致0.4 kV配網線損明顯升高的主要原因。

由于三相負荷具有不穩定性，所以很難通過手動調相方式解決線損較高的問題，況且綜合臺區是單相電售電的主要臺區，所以很有必要通過合理的調相系統來解決此問題。

3 三相負荷自動調相

3.1 三相負荷不平衡的解決方案

要解決三相負荷不平衡問題，必須保證供電可靠率和電壓合格率，同時保證不斷電，以減少因停電引起的用電投訴及設備損壞，有以下2種方案。

(1) 在配變柜出口處對A，B，C三相電流進行波形分流分配。該方案可將配電柜出口的不平衡三相電流進行重新分配，將三相電流調節平衡后再反饋至配電箱。

優點：在最大負荷與最小負荷相比不超過60 %的情況下，三相負荷可調節至絕對平衡，即零相電流I0=0；在配網中只需安裝1臺設備，安裝簡單。

缺點：不能合理解決嚴重三相負荷失衡的臺區；設備耗電嚴重，會增加配網線損。

(2) 使用配網三相負荷調負系統。該系統包括配電柜數據采集器、若干個調相器和信號線。配電柜數據采集器對調相器發送的信號和數據進行分析，然后將分析結果反饋至調相器進行調相；調相器對戶表箱供電相序、電流大小進行監測，向配電柜數據采集器發送信號和數據，根據其反饋信息進行調相；信號線用于信號和數據傳輸。

優點：能實時監測配網所有電表箱及2線供電分支的供電情況；可根據配網分布進行智能分析給出調相方案，適用于不同布線的配網及樓宇小區；根據配網負荷變化調整供電方案，優化調相結果；設備耗電少，可最大程度減少電能損耗。

缺點：不能將三相負荷完全調整平衡，只能使其最優化，即零相電流I0＞0。

因國網公司對線損的要求是≤8 %，所以綜上考慮，采用第2種方案。

3.2 技術方案

以圖1所示臺區為例進行技術方案描述。

3.2.1 三相負荷不平衡檢測

3.2.1.1 檢測原理

配電柜數據采集器通過綜合配變終端監測配電變壓器低壓側出線的三相電流不平衡情況，如果在一定時間的監測周期范圍內，三相電流不平衡超過30 %，則進行低壓負荷在線調相。

讀取配電變壓器低壓側出線端口三相電流和各低壓負荷調相裝置連接的各負荷支路的電流、相序實時數據；通過遺傳優化算法進行優化計算，得到配電變壓器低壓側出線三相電流不平衡度最小和各智能型低壓負荷在線調相裝置中開關操作次數最少情況下的各智能型低壓負荷在線調相裝置的最優調相相序狀態指令；綜合配變終端將最優調相相序狀態指令發送給各智能型低壓負荷在線調相裝置。各智能型低壓負荷在線調相裝置的處理器接到最優調相相序狀態指令后，按照規定調相程序流程執行調相操作即可對所連接的低壓負荷進行在線調相。

圖1 臺區示例

3.2.1.2 調相數據分析

配電柜數據采集器接收調相器反饋的調相器出線端火線相序配電柜數據采集器及A，B，C三相電流的大小，分別對A，B，C三相電流進行累加，得到各相電流總值：Asum，Bsum，Csum。對三相電流大小進行分析，以數組為單位將負荷重新優化分配，確保中性點偏移最小，即零相電流I0最大程度接近0。

3.2.2 調相方式

調相方式有分布式和集中式控制調相2種。

3.2.2.1 分布式控制調相

該調相方式可以針對電表箱或用戶單獨控制。該控制方式主要以電表箱為單位設點，對于用戶較為分散的臺區可以按用戶為單位進行設點，能精確地控制到某個電表箱供電線路相序，調整臺區內三相負荷平衡。該控制方式的優點在于：

(1) 減少電力載波通信方式的線路，減少數據采集模塊及分析模塊的數據內容；

(2) 能將安設點以電表箱或電表為單位精確調負荷，靈活性較高。

該方式主要對電表箱進行調負控制，安置在電表箱內，通過以電流互感器為主要元件的采集器對電表箱電流進行監測，接收器接收到調相信號后進行調相，對整個電表箱進線(接調相器出線)供電相序進行調整。

3.2.2.2 集中式控制調相

該調相方式針對線路分支進行控制，主要解決單相供電線路負荷不平衡問題。部分農網線路因為地理等因素不能敷設4線，只能以2線方式進行敷設；但是隨著農村負荷的增加，出現負荷嚴重不平衡，進而引起臺區線損較高。集中式控制方式以2線分支為單位進行調負。該控制方式的優點：

(1) 解決2線分支負荷不能調相問題；

(2) 配合分布式控制調相方式進行調負，能全面覆蓋整個臺區所有用電負荷調相。

該方式主要針對2線分支進行調負控制，安置在T接點處，通過以電流互感器為主要元件的采集器對T接分支線路電流進行監測。接收器接收到調相信號后進行調相，對整條T接分支線路進線(接調相器出線)供電相序進行調整。

3.2.2.3 調相優化

對在配電柜數據采集器中的分析模塊進行數據優化處理，主要實現以下功能。

(1) 0.4 kV 4線線路調相可對表箱調相器進行操作。0.4 kV 2線線路可在分支T接點進行數據采集，也可通過集中式調相方式進行調相；但是該調相方式的優先級較低。這是因為由于分支線路大電流、調相瞬間相間電流更大而引起的調相器燒毀幾率很低。

(2) 對于已調相完成的表箱在1 h內不進行調相，以免因調相頻繁引起安全事故及電力設備受損。

對于臺區調負，分布式調負的優先級高于集中式調負，即：若通過分布式調相方式即可實現調負平衡，則采用分布式調負方式，不啟用集中調相控制；若分布式調相無法滿足三相負荷平衡，則通過集中式調相方式對某條2線供電分支進行調相，然后配合分布式調相進行調相。

4 結束語

該調相系統主要為解決現有低壓配網中三相負荷嚴重失衡問題，可與配網中所出現的相關問題有機結合進行規劃、設計，以盡可能全面解決現有配網中所存在的問題，降低0.4 kV配網線損，避免因三相負荷嚴重失衡引起的低電壓現象；同時可提高三相負荷調整工作效率，減少人工成本。