采用单、三相10KV 混合供电方式的探讨

肖 潇

(佛山市顺德电力设计院有限公司,广东 佛山528000)

随着我国对电网相关研究的逐渐深入，人们发现，在传统的低压配电网中使用的单一三相四线制低压配电方式存在着很大的弊病。尤其是在我国农村，电网的特点是供电半径长、线损大、负荷分布不均，常常会出现的用电现象是末端电压过低，且极其不稳定，甚至在夏天空调等设备也不能使用。并且由于客观因素的制约，变压器台架安装远离村民居住地。因此，高压线路难以进入负荷中心最终造成电压不稳等现象就很容易理解了。随着电网技术的不断发展，供电部门在一定区域引入10kV 高压单相供电方式，弥补传统供电方式的不足。在当前社会中，越来越多的区域开始实行有利于降损节能、降低电网损耗的城乡电网单三相混合配电方式来弥补其不足之处，是现有供电模式的有益补充。

1 单、三相10kV 混合供电方式概述

目前我国配电网的供电形式一般是单端树干，线路各段分布着不同的电流，具有差异性。导致供电线路的等效电阻比较大，因此供电线路电压的损耗也随之变大。其电压损耗量约占整个供电电网总电压损耗的一半以上。由于用加大导线几面面积的方式以达到降低供电线路电压损耗量的方法，具有操作复杂性，同时需要大量的资金与金属材料支持，具有一定的困难。所以一般采用把电源的进网点转移到负载中心，即是由负载中心进行供电。便能够使得导线的截面面积变大、线路变短，有效地降低供电线路电压损耗量，有助于节约用电、改善供电的质量。

采用单、三相10kV 供电的优势是显而易见的。10KV 单相变压器具有容量小、布点密集等特点，其经过恰当的组合可以形成三相变压器的供电方式。这种方式的最大优势就是直接高压入户，能很好地降低线路损耗。同时在改善电压质量方面也有十分明显的作用。目前，农村多采用单、三相混合供电的方式，使居民既可以使用单相供电也可以使用三相供电。最简单的例子就是在动力负荷较高的季节，使用三相变压器。而在没有动力负荷或者较少的时候使用单相变压器。

2 单、三相10kV 混合供电的具体模式

2.1 单、三相10kV 供电的方式

就目前而言，单、三相10kV 供电有三种方式。根据我省实际情况，有三种方式可以实现：一是10kV 中性点不接地的三相三线制，采用两相线单相供电；二是10kV"两线一地" 制，采用一线一地单相供电；三是中性点接地的三相四线制，采用一线一地单相供电。

2.1.1 两相线单相供电方式

所谓采用两相线单相供电，是指用两根相线连接单相变压器的供电方式。这种方式中运用了两根导线，同时其相关设备也为两套。需要指出的是特指在10kV 中性点不接地的三相三线制中运用这种供电方式。这种供电方式不需要改变原有的配网制式，只需要采用单相变压器就可以很容易的实现。同时还保存了10KV 中性点不接地，这可以很好的保证供电的稳定性。在10KV 中性点不接地的三相三线制中，采用这种供电方式也有一定的缺陷,就是虽然实用，但是很不经济。

2.1.2 10KV“两线一地”制，采用一线一地单相供电

在10KV 配电系统构建过程中，大多数地区采用的是“两线一地”系统，即采用一线一地的单相供电。其具体做法就是采用一根导线连接，支线电压保持为10kV。这种供电方式的优势在于相对于两相线单相供电比较而言，可行性较易，也不需要设立专门的变压器台架，经济性较好。但是这种供电方式虽然很容易实现，但是它对相应系统的要求也随之变高。

2.1.3 中性点接地的三相四线制，采用一线一地单相供电

在10KV 配电系统中还可以采用另一种供电方式，即采用一线一地单相供电方式，只要10KV 中性点接地三相四线制时，必须是接地系统。在运用这种供电方式的过程中，要求技术部门改变10KV 配电系统的接线方式。需要指出的是在中性点地的三相四线制下采用一线一地单相供电方式，除了对相关技术要求较高之外，它有十分明显的优势，那就是其电压等级很灵活，可以普遍的运用于生产生活。

2.2 单、三相10kV 供电情况分析

当今城乡的三相四线制供电（380/220V）多是从变电站的10KV 母线引出10kV 配电线路，除专线使用三相10kV 的用电户外，一般都是在靠近负荷中心处装上三相10/0.4KV Yyn0 型变压器，从变压器低压侧引出三相四线（380/220V）的低压线路供电给附近的低压用电户，其供电简图如图1 所示。

10kV 配电线路在长期运行中，常因自然因素或人为原因等造成导线在某处断线，或因变压器的高压熔断器熔丝熔断或高压跌落式熔断器钩掛不牢靠而跌落，变压器10kV 高压侧的三相线路一相（例如A 相）断开后，变压器高压侧A 相没有励磁电流，故在变压器的高压侧A 相无感应电势，而变压器高压测另外两相（B、C 相）显然变成了串联的单相变压器而跨接于B、C 相的线电压UBC 上带电运行，变压器B、C 两相各自线圈承受线电压UBC的一半，而不是三相正常时的相电压，此是B、C 两线圈所承受的电压为1/2UBC= =0.866UC（UB、UC为正常时的高压侧相电压）。变压器低压侧的电势是跟着变压器高压侧电势大小方向的变化而变化的，因而当变压器

图2 YynO 变压器高压侧A 相断路图

（甲）高压侧电势（乙） 低压侧电势（丙）高压侧A 相无电时，变压器的低压侧a 相也没有电势，而变压器低压侧B、C 两相的电势也相应为原来正常时低压相电势的 倍，当线路或变压器高压侧A 相断开时，变压器高低压侧电势向量变化图请见图2 甲、乙、丙

当三相变压器高压侧线路A 相断开时，此时接于变压器的低压侧a 相的负荷（假设为纯电阻性负荷，如图2 所示白灼灯负荷Ra），由于低压a 相无感应电势，故a 相的相电压为O，因此电灯Ra 无电流通过而不亮，而接于低压b、c 两相的负荷（仍设为纯电阻性负荷，如图2 所示Rb、Rc）经中线分别跨接于各自的b 或c 相的电压上，但此是b、c相负荷的电压降为1/2 Ubc（忽略相线与中线的阻抗不计），即为原来三相正常时的相电压的0.866 倍，因而该两相电灯较正常时暗很多。

如变压器高压侧A 相无电，由于有中线的缘故，变压器低压的b 相c 相的负荷Rb、Rc 的电压降相等但方向相反（从图2 丙中可看出Uby 与Ucz大小相等方向相反），故其流过的负荷电流Ib1、Ic1 方向也相反，如果Rb=Rc，则负荷电流Ib1=Ic1，此是中线没有电流流回变压器低压中性点n，即In=0，如果Rb≠Rc，则Ib1≠Ic1，两者电流之差便是流经中线的电流，例如Rb=3Rc（即C 相的照明负荷设备容量相当于b 相照明负荷设备容量的3倍），如果忽略导线的阻抗不计，则Ib1=Ic1，亦即Ic1=3Ib1，由于Ib1 与Ic1 的电流方向相反，故流径中线的电流为I0=Ic1-Ib1=2Ib1，所以流过中线的电流为b 相负荷电流的两倍。

值得注意区分的事是：当变压器高压侧三相供电正常，但低压侧三相中某相断开时（例如a 相），接于a 相的照明负荷电灯不亮，但低压b、c 两相负荷仍承受正常的相电压，故b、c 两相的电灯光亮正常。而当变压器高压侧某相断开（例如A 相）此时变压器的低压侧三相照明负荷的a 相电灯不亮，而低压侧b、c 两相照明负荷也亮，但却比正常昏暗很多。只有当变压器低压侧三相某相（例如a相）无负荷（或相线断开时），而另外两相的照明相同，且中线又断开时，此时才会发生与变压器高压侧A 相断开时，a 相电灯不亮，而b、c 两相电灯昏暗的相同现象。如果运行人员发现三相四线制供电的照明用电户，一相电灯不亮，另外两相灯亮却昏暗，应迅速查明何处高压线路断开（首先应检查配电变压器的高压熔断器是否熔断跌落），然后设法消除故障，恢复正常供电。

变压器高压侧A 相断开后，低压侧照照负荷的电压电流向量图如图3 所示。

图3 高压A 相断开，低压照明负荷b,c 相电压电流向量图

图2 甲所示的没有中线的三相低压用电户（例如电动机）Za、Zb、Zc为 感 抗性负荷，因a 相无电压，故没有电流流过，而Zb、Zc 两相负荷则串联跨按于b、c 相间的线电压Ubc 上，而流经Zb、Zc 的负荷电流也相等，但方向相反Zb、Zc两相负荷的电压降相等（如的Zb=Zc 话）或不等（如Zb≠Zc 的话，阻抗大者电压降则大）。如果负荷是三相电动机的话，则这是Za=Zb=Zc，Zb 与Zc 变成接于线电压的单相电动机，因此电动机便不能正常运转，其转动力矩和转速便会降低，甚至烧坏电动机，因此运行人员应分析断判及时地把电动机停下，待三相电压正常后再把电动机重新投入运行。低压a 相无电时的电动机负荷（b、c 两相）的电压电流向量图如图4 所示。

图4 高压A相断开，低压电动机b,c 相电压电流向量图

因此，根据实际情况采用相应的单、三相10kV 的供电方式可较好的提高电网供电的可靠性与经济性。

结语

通过上述分析可以得知，单、三相10kV供电方式并不是一成不变的。其相应的措施也应该根据具体情况发生变化。但是有一点必须指出，无论是哪一种供电方式中单相变压器是必不可少的。单相变压器小容量、结构简单等特点可以更好的完善供电系统。因此，我们需要积极构建并完善相关电网的改造，深入研究，充分运用单、三相10kV 多种供电方式，进一步促进我国城乡用电很好的满足安全、可靠、优质、经济等多方面要求。

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