低压配电网三相不平衡运行的影响及治理对策

2021-03-26欧阳乾赞

光源与照明 2021年6期

欧阳乾赞

广东光达电气股份有限公司，广东佛山 528329

0 引言

电能质量和线路损耗作为用户及供电部门所共同关注的问题，对供（用）电效率具有一定的影响。低压配电网三相不平衡运行不仅会加大线路损耗，同时会降低电能质量[1]。三相不平衡的发生情况分为正常性和事故性不平衡两类，其中正常性不平衡主要由单相用户用电的不均衡所导致；而事故性不平衡发生的原因则主要在于单相断路或单相接地。如何有效解决这些问题，是电网工作人员面临的重要任务。

1 低压配电网三相不平衡运行的影响

1.1 电能质量

在低压配电网处于工作状态时，一些客观原因使得变压器发生三相不平衡运动，这时变压器的工作将对电能质量构成显著影响，并给用户的生产与生活带来不便。当变压器的三相负载呈现不对称状态时，由于中心点电压发生了较大变化，出现了偏移问题，导致系统正常运行时，电压达不到对称标准，从而对电能质量造成影响。当低压配电网发生三相不平衡运动时，相应的三相负载会以不对称的方式运行，使得产生的电流往往与设计预期不吻合，这一问题主要发生在变压器二次运行时。此时，由于中性线工作方式的变动，导致零序电流的出现，从而出现相应的感应电动势，使变压器二次侧的变压呈现不对称状态，相应地中性点也将偏离既定位置。

1.2 线路损耗

低压配电网三相不平衡情况的发生，导致变压器的损耗率显著增大，相应的接线方式下，电流也与设计方案明显不符。采用特定接线方式的配电变压器以三铁心结构为主体，第一、第二侧电流具有不同的状态，前者并不存在无序电流，而后者以零序电流为主体，这使得三相不对称的运行状态下，二次侧的电流均为励磁电流，相对应的磁通率也会明显变大，而流经铁心的零序磁通，则并不能达到闭合效果。处于这样的工作状态时，低压配电网的各类附件由于励磁电流的产生，而发生大量热量，使变压器的损耗较大。另外，低压电网处于三相不平衡状态时，输电线路的损耗也会增加。线路电阻产生的损耗主要呈现为有功损耗，而低压电网处于三相平衡运动状态时，三相电流模值的大小，对整体输电线路损耗量造成直接影响[2]。

2 低压配电网三相不平衡运行的治理对策

2.1 加强系统运行的全程管理

在低压配电系统正常工作时，输电线路运行能力可以由线损率的计算进行有效评估。但是，当配电网路处于三相不平衡的运行状态中，在增加线路损耗的同时，会降低电能质量，进而对整个供电系统的运行安全造成影响。为了解决这一问题，需要电力企业工作人员强化对低压配电系统运行状态的全程管理能力，保证系统运行的安全性和稳定性。

为此，应加强配电设备的日常维护工作，从而保障设备的运行能力。当下电力企业普遍在低压配电网中安装了质量合格的配电检测器，提高了配电系统的运行效率。在未安装检测仪的区域，为了确保配电网络能够安全运行，技术人员应当完善对关键配电设备的日常维护工作，以有效的技术手段，对负荷电流现场展开合理的测量工作，从而更好保证三相负载的平衡。在常常发生负荷不平衡的区域，技术人员应当合理调整输电线路，同时综合评估有关设备的安全性能，以便实现设备运行能力的逐步提高。

此外，工作人员应以低压配电网的实际概况为依托，综合选取最佳的中性线界面。在选择偏小的中性线界面时，会对低压配电系统的运行能力造成一定影响。为了实现输电线路安全性能的有效增强，避免系统运行过程中，发生中性线烧毁有关现象，实现线路损耗的有效降低，可在中性线上合理安装进行一定数量的熔断器[3]。全面加强配电设备的日常维护提高设备的运行能力，在尽量避免低压配电网三相不平衡运行影响的过程中对于整个线路运行而言，尤其是对于配电设备的运行应该全加强设备的管理和维护，使其能够正常发挥作用。同时，在设备运行过程中，应结合相关参数设置和显示情况进行针对性的检查和维护，全面应用先进的配电检测仪进行系统检测。在检测的过程中应重点关注负载过大的线路。

2.2 采取针对性的技术方法和管理措施

从实际情况来看，在电力系统运行过程中，要想时刻保持三相完全平衡状态并不现实，但电力部门应尽可能降低电力三相不平衡度。

（1）技术方法。为了有效减少低压配电网发生三相运行不平衡的频率，工作人员可从下述三个方面采取措施。首先，可对电容器组的数量予以适当增加或减少，同时应从不同设备的不同接线方式出发，合理运用负荷系统中的电感，以便有效调整三相不平衡运行状态下的有功电流。其次，可在系统中增设调补装置，以便在电力系统处于不平衡工作状态时，及时补偿电流，从而实现系统运行可靠性的增强。最后，合理选择中性线截面。过往操作时往往选择偏小的中性线截面，这一做法并不可取。为了避免中性线被烧断或中性线电能损耗过大，中性线截面应当与相线截面相等或接近，在中性线上，也不得安装刀闸开关、熔断器等，以此减少中性面损耗。

（2）管理措施。对供电企业而言，应当不断健全管理措施，促进管理力度提升。供电企业可以专门成立监管小组，并对小组的工作形式及机制予以明确。同时，应当对三相系统运行情况进行定期检测，及时处理运行时暴露的问题，从而确保三相系统处于负荷均衡状态。对企业技术人员而言，应当不断提升自身职业素养和专业技能，以深化学习和终身学习的态度，不断在实践中促进自身技术体系的完善。同时，企业应专门派遣人员对用户的实际用电情况展开定期调查，以统计低压用户数，确保在调配线路结构时，更为合理地划分低压及高压用户，以提升低压配网的稳定性。

2.3 应用三相不平衡调补装置

三相电力系统主要由三相输电线路、三相负载、三相电源三部分组成，确保低压配网中三相用电处在平衡状态，能够大幅降低电力系统的前期成本[4]，从而更好保证输电质量。因此，确保三相用电均衡是有关部门及相关企业十分重要的工作，应当强化定期维护保养工作，加强管理和制度建设，从而更好保证电压输送的稳定性。线路中性线发生问题时，原本在回路中呈现并联形式的设备，便会以串联的形式在供电网络中出现。但是，在串联形式下，电压依据设备的自身电阻进行分配，这使得设备电阻越大，分得的电压越高，反之则相反。设备功率较小而较大电阻时，会加大设备发生烧毁事故的风险。在全面改善低压配电网三相运行不平衡过程中，技术人员应该加强对于技术措施的有效处理，适当增加部分电容或电阻，以提升某一相电的平衡性，同时对于不同设备的接线方式应该进行合理的调整，保证整个三相的运行过程实现电流的有效补偿，增强系统运行的稳定性。

低压配网发生三相不平衡时，会使得部分供电设备电压相较于其他两相而言更高，在长期运行情况下，会导致温度升高，长期运行会降低设备的使用寿命，若使用者未及时发现这一隐患，甚至会导致电气火灾事故，对用户的生命财产安全构成严重威胁。当下配网多以铝为线路原材料，这是因为铝具有较低的电阻系数，但在线路过长的情况下仍然会发生较大损耗，而在低压配网发生三相不均衡时，会使得部分电压分配在中性线上。由于中性线存在电阻，使得低压配网产生不必要的电能损耗。为了解决低压三相不平衡问题，很多厂家生产研发了三相不平衡调补装置，这一装置被多地电能系统所普遍采用。该装置具有众多种类的产品，但工作原理却普遍一致，其内部共装配12台单相400 V的电力电容器，在三相不平衡控制器的调控下，各电容器一方面可接于相线间，另一方面可接于零线与相线间，这使得电容器可同时实现星形接法和角形接法。通过技术手段，可以在相与相间、相线与零线间，接入不同数量电容器的方式，对负荷系统中的电感进行有效利用，以便在对功率因数进行补偿的同时，对不平衡有功电流进行调整，从而达到投入补偿量与实际需要补偿量相同的目的。