低压台区总表三相电压不平衡对线损的影响及诊断方法研究方向分析

2024-03-01蒋麒憬沈方雷

电工材料 2024年1期

蒋麒憬，沈方雷

（1. 同济大学电子与信息工程学院，上海 201600；2. 国网上海松江供电公司，上海 201600）

0 引言

近几年，台区线损治理一直是国家电网公司高度重视的一项议题。上海供电公司对各类线损问题的治理逐步推进，尤其是影响低压台区线损的采集问题、户变关系问题、窃电问题、表计接线问题等都进行了专项治理[1]，但对于低压台区总表的三相电压不平衡问题的治理重视程度不足。

1 低压台区三相电压不平衡问题

1.1 低压台区总表接线

低压台区总表一般为三相四线智能电能表，电能表的电流线是经变压器二次侧线路的电流互感器接入三元件的三相四线电能表；电压线则是直接从变压器二次侧线路中并联接入表计。接线原理图如图1所示。

图1 三相四线经电流互感器接入电能表接线原理图

1.2 低压台区三相电压不平衡原因概述

低压台区总表三相电压不平衡的原因可分为：系统侧三相电压不平衡，即低压台区变压器三相线路电压不平衡；台区总表零线虚接，即当低压台区总表零线虚接时，会导致电能表内部存在三个末端星型连接电压线圈的中性点漂移，可能出现三相电压不平衡现象，同时也有损坏电能表元件的可能[2]；台区总表电压熔管松动；台区总表电压熔丝熔断。

低压台区总表三相电压不平衡会致电能表计量电压产生误差，进一步造成计量误差，影响台区线损[3]。

1.3 三相电压不平衡度计算公式

本文采用的低压台区总表电压不平衡度计算公式为：

式中：Y为三相电压不平衡度；Umax、Umin分别为三相电压中的最大值和最小值。

根据目前工作经验，将电压不平衡度超过1%认为是不平衡，电压不平衡度不超过1%认为是平衡。当低压台区总表一天中96点电压不平衡度均超过1%，则该台区总表电压不平衡。

2 三相电压不平衡问题案例分析

2.1 三相电压不平衡问题治理

本文分析的台区容量为250 kVA，电压等级为10 kV，台区总表电流互感器变比为400/5。现场排查时，测量电能表A、B、C电压对零线电压和屏显一致，但是与对地电压不一致，说明存在中性点飘移现象，零线存在接触不良、虚接的情况。工作人员现场进行了零线穿刺处理后，表显三相电压不平衡现象消失。

2.2 台区电压曲线

松江公司线损监测平台记录数据显示，本台区存在低压台区总表三相电压不平衡情况，经现场排查为现场零线虚接导致，并于2021年12月3日进行治理，台区总表电压、电流曲线如图2所示。

图2 台区总表电流、电压曲线

从图2中可以看出，在2021年12月3日治理后台区总表三相电压不平衡率得到了改善（从4%左右降至1%以下）。在三相电压不平衡问题治理前，该台区线损为稳定微负损（-1%至0%之间），在2021年12月3日治理后，台区线损恢复合理（0%至1.5%之间）且稳定。

3 台区线损影响分析

3.1 松江公司治理情况

表1为松江公司治理情况。由表1可见，治理后5个台区总表电压不平衡率均得到改善，下降至1%以下。从松江公司治理前后7日平均线损率变化来看，其中3个台区线损从微负损恢复至合理，1个台区线损从合理变为微负损，1个合理台区线损状态未变化。通过分析对比松江公司台区治理情况可见，台区电压不平衡率结合用电负荷大小和分布情况线损波动区间在±4%。

表1 松江公司治理情况

3.2 松江电压不平衡问题分布及线损情况

3.2.1 三相电压不平衡度分布情况

据2022年7月16日电压和线损数据统计，松江公司合计三相电压不平衡台区364个，其中高损台区16个，负损台区16个，均存在一定数量。松江台区总表电压不平衡分布情况如表2所示。

表2 松江台区总表电压不平衡分布情况

3.2.2 三相电压不平衡影响线损分布情况

由表3上海三相电压不平衡影响线损分布情况所示，三相电压不平衡对线损的影响分布较为平均，在11%左右。其中三相电压不平衡率在10%以上的不合理台区分布数量比较突出，有55.3%的台区线损不合理，涉及120个高、负损台区。

表3 上海三相电压不平衡影响线损分布情况

表4为低压台区三相电压不平衡分布及线损情况。据2022年7月16日三相电压不平衡分布情况分析，由表4可见，松江三相电压不平衡且不合理台区仍存在一定数量。低压台区三相不平衡问题对线损的影响不可忽略，急需治理。

表4 低压台区三相电压不平衡分布及线损情况

4 总表三相电压不平衡诊断方法研究方向

根据目前上海电网低压供电网结构[4]，认为存在两种低压台区总表三相电压不平衡问题诊断模型。

模型一：通过横向对比同一10 kV线路下各台区总表电压不平衡度，如果存在平衡台区，则诊断其他不平衡台区三相电压不平衡，再结合台区线损率生成异常（此模型可覆盖全部台区，但受限于台区与线路关系可靠性影响）。

模型二：通过纵向对比台区总表与本台区用户表电压不平衡度，如果用户表三相平衡，但总表三相不平衡，则诊断台区三相电压不平衡，再结合台区线损率生成异常（此模型只可覆盖HPLC台区，但也受限台区是否有三相用户与户变关系可靠性影响）。两种模型原理相通，结合后可基本覆盖所有台区，并且可提高诊断准确性，值得深入研究。