淺談配變?nèi)嗖黄胶馕：捌浣鉀Q措施-

1、 淺談配變?nèi)嗖黄胶馕：捌浣鉀Q措施紅河供電局配電管理所 劉愛民摘要 配電變壓器是連接配電線路與用戶之間的橋梁,肩負(fù)著向用戶分配電能的重任,它的安全穩(wěn)定運(yùn)行是保證用戶用電的基礎(chǔ)。然而目前,大量配電變壓器存在三相不平衡的問題,嚴(yán)重影響了供電企業(yè)的效益和用戶的電能質(zhì)量,同時也危害了人身設(shè)備的安全,本文利用電力配變監(jiān)測管理系統(tǒng)獲得的數(shù)據(jù),分析配電變壓器三相不平衡的危害,并提出降低配電變壓器的三相不平衡度的建議。關(guān)鍵字 配電變壓器 不平衡度 電力配變監(jiān)測管理系統(tǒng) 措施隨著城市農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,用電負(fù)荷日益增加,小型單相電機(jī)的廣泛使用以及新增用戶就近接電等現(xiàn)象的發(fā)生可能造成配電變壓器三相負(fù)荷不平衡。架空配

2、電線路及設(shè)備運(yùn)行規(guī)程規(guī)定:變壓器的三相負(fù)荷應(yīng)力求平衡,不平衡度不應(yīng)大于15%,不符合上述規(guī)定時,應(yīng)將負(fù)荷進(jìn)行調(diào)整。不平衡度的計算式為:%100%×=最大電流最小電流最大電流不平衡度。 怎樣獲得配電變壓器的運(yùn)行數(shù)據(jù)?如何做好配電變壓器三相負(fù)荷的調(diào)整工作使三相負(fù)荷趨于平衡呢?從2008年起,紅河供電局開始建立電力配變監(jiān)測管理系統(tǒng),對所轄區(qū)域內(nèi)的公用配電變壓器安裝配電監(jiān)測終端。截止2010年9月,蒙自地區(qū)終端覆蓋率已達(dá)到85%,其中城區(qū)覆蓋率為96.6%。根據(jù)電力配變監(jiān)測管理系統(tǒng)的統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示,并經(jīng)抽樣測量校核,60%以上的配電變壓器三相不平衡度在50%以上,不平衡現(xiàn)象非常嚴(yán)重,遠(yuǎn)不能滿足

3、架空配電線路及設(shè)備運(yùn)行規(guī)程的要求,給供電企業(yè)和用電客戶都帶來了很大的影響。 1、三相不平衡的危害1.1影響供電可靠性配電變壓器在三相負(fù)荷不平衡狀態(tài)下運(yùn)行時,低壓側(cè)會產(chǎn)生零序電流,因高壓側(cè)沒有中性線而沒有零序電流,低壓側(cè)零序電流產(chǎn)生的零序磁通就不能被抵消,所以,零序磁通只能由配電變壓器的油箱壁及其它鋼鐵構(gòu)件中通過,磁滯和渦流在鋼鐵構(gòu)件內(nèi)發(fā)熱,造成配電變壓器散熱條件降低,導(dǎo)致溫升增高,嚴(yán)重時會損壞配電變壓器絕緣,甚至燒損配電變壓器。同時,蒙自地區(qū)配電網(wǎng)以10kV線路為主,線路裝設(shè)的斷路器保護(hù)方式多為過電流保護(hù),當(dāng)配電變壓器三相負(fù)荷不平衡造成變壓器故障嚴(yán)重時,將可能引起配電變壓器前端的線路斷路器動作

4、跳閘,而現(xiàn)有的線路斷路器大多沒有重合功能,造成不必要的停電,降低供電可靠性。1.2增加電能損耗系統(tǒng)中通過電流時必將產(chǎn)生電能損耗,然而當(dāng)配電變壓器三相負(fù)荷不平衡時電能損耗將增加。配電變壓器在運(yùn)行過程中會產(chǎn)生功率損耗,包括鐵損和銅損。如前所述,當(dāng)配電變壓器在三相負(fù)荷不平衡狀況下運(yùn)行時,低壓側(cè)會產(chǎn)生零序電流,零序電流產(chǎn)生的零序磁通不能被抵消,只能由配電變壓器的油箱壁及其它鋼鐵構(gòu)件中通過,從而在油箱壁中發(fā)熱產(chǎn)生額外的鐵損。此外,變壓器的銅損也會相應(yīng)的增加,如下例:例1:根據(jù)電力配變監(jiān)測管理系統(tǒng)中的信息得110kV銀河變10kV小東山056線路所屬的新建村公用配電變壓器2010年7月18日的三相電流數(shù)據(jù)

5、如下圖: 此配電變壓器的型號為S9-50/10,2010年7月18日15:45的數(shù)據(jù)為:Ua=240.4V ,Ub=237.6V ,Uc=197.9V ,Ia=42.2A ,Ib=16.8A ,Ic=69.3A ,假設(shè)配電變壓器的二次繞組電阻為r ,此時新建村公用配電變壓器的不平衡度為:%8.75%1003r r Ic r Ib r Ia P 57.6865(2221=+=當(dāng)配電變壓器三相負(fù)荷平衡時,配電變壓器三相的損耗為:r r Ic Ib Ia P 82.54873(321=+= 由上計算可見,新建村公用配電變壓器三相不平衡下運(yùn)行時的銅損將增加25%。電流流過導(dǎo)線時,必然將產(chǎn)生電能損耗,其

6、損耗與通過導(dǎo)線的電流平方成正比。低壓電網(wǎng)普遍采用三相四線制供電,配電變壓器三相負(fù)荷不平衡時,中性線即有電流通過,這樣不但在相線上有損耗,中性線也會產(chǎn)生損耗,增加了電網(wǎng)線路的損耗。例2:如例1中新建村公用配電變壓器,經(jīng)計算2010年7月18日15:45時中性線的電流為In=45.5A ,假設(shè)相線及中性線電阻皆為R ,配電變壓器三相不平衡時的線路功率損耗為:R R In R Ic R Ib R Ia P 57.8932(22221=+= 當(dāng)配電變壓器三相負(fù)荷平衡時,線路功率損耗為:R R Ic Ib Ia P 82.54873(321=+= 比較得知,三相負(fù)荷不平衡運(yùn)行的線路功率損耗是三相平衡時的

7、1.63倍。 所以,當(dāng)配電變壓器在三相負(fù)荷不平衡運(yùn)行時,變壓器損耗和線路損耗都將增大,并且隨著不平衡度的增大,損耗會更大。1.3危及安全 影響聲譽(yù)配電變壓器在三相負(fù)荷不平衡時運(yùn)行,各相輸出電流不同,從而配電變壓器內(nèi)部三相壓降不同,導(dǎo)致負(fù)荷電流大的一相電壓低,而負(fù)荷電流小的一相電壓高,這樣配電變壓器三相輸出電壓將不平衡,造成電能質(zhì)量不合格,同時也會導(dǎo)致配電變壓器的零點(diǎn)漂移,中性線就會有電流通過。配電變壓器長期在電壓不平衡狀況下供電極容易造成:(1零點(diǎn)漂移導(dǎo)致中性線帶電,在未改造的線路中、中性線標(biāo)準(zhǔn)往往選擇比相線低一級,導(dǎo)線過細(xì),電流過大,容易造成中性線燒斷,相電壓變成線電壓,危及人身及設(shè)備安全。

8、(2電壓高的一相接帶的用戶用電設(shè)備燒壞,而電壓低的一相接帶的用戶用電設(shè)備則可能無法正常使用。(3不平衡度嚴(yán)重時,某相負(fù)荷超載過多,將會造成某相導(dǎo)線燒斷、低壓開關(guān)燒毀、變壓器燒毀等嚴(yán)重后果。(4負(fù)荷高的一相因發(fā)熱還會加快用電設(shè)備絕緣的老化、導(dǎo)致絕緣降低,使用電設(shè)備外殼帶電,造成人身觸電的可能。變壓器繞組結(jié)構(gòu)是按對稱運(yùn)行情況設(shè)計的,其每組繞組結(jié)構(gòu)性能基本一樣,各相容量相等,故變壓器的允許最大出力只能按三相負(fù)荷中最大一相為限,負(fù)荷輕的一相就有富余容量,因此,變壓器三相不平衡運(yùn)行時出力將下降。例3:如例1中,新建村公用配電變壓器在三相不平衡運(yùn)行時的的效率為:%5.5650 可見,配電變壓器三相不平衡運(yùn)

9、行時,變壓器的最大輸出容量將降低,變壓器的過載能力也相應(yīng)降低。由于農(nóng)村低壓電網(wǎng)三相負(fù)荷不平衡造成線損電量增加、低壓配電裝置損壞和變壓器燒毀、線路燒斷等線路設(shè)備故障的發(fā)生,不但增加企業(yè)的供電成本,而且更換設(shè)備、停電檢修會增加停電時間,給用戶帶來很大的影響,既降低了供電企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益,又影響了供電企業(yè)的聲譽(yù)。綜上所述,調(diào)整三相負(fù)荷使之趨于平衡是提高變壓器運(yùn)行效率和降低電能損耗的有效措施。2、解決三相不平衡的措施通過以上分析得知,配電變壓器在三相負(fù)荷不平衡狀態(tài)下運(yùn)行時會影響供電可靠性的提高、增加電能損耗、危及安全影響聲譽(yù)等,采取有效措施使配電變壓器三相負(fù)荷平衡將成為必然。2.1重視低壓配網(wǎng)規(guī)劃在低壓

10、配電網(wǎng)規(guī)劃過程中,首先要貫徹落實(shí)國家法律法規(guī)、技術(shù)規(guī)范和節(jié)能環(huán)保政策,建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型的配電網(wǎng);其次要加強(qiáng)與地方政府等各部門的溝通聯(lián)系,以城市農(nóng)村發(fā)展規(guī)劃和上級電網(wǎng)規(guī)劃為基礎(chǔ),以滿足客戶需求為導(dǎo)向,遠(yuǎn)近結(jié)合、適度超前,保證配電網(wǎng)建設(shè)適應(yīng)城市農(nóng)村的發(fā)展;另外還要嚴(yán)格遵循“小容量、多布點(diǎn)、短半徑”的配電變壓器選址原則選擇配電變壓器的安裝位置,并且要合理規(guī)劃低壓400V線路的通道走向,避免出現(xiàn)頭痛醫(yī)頭、腳痛醫(yī)腳、重復(fù)建設(shè)改造的情況發(fā)生,盡量做到分區(qū)分片供電。2.2加強(qiáng)新增負(fù)荷管理配電變壓器三相不平衡究其源頭是新增計量點(diǎn)時沒有合理有效的管理流程,造成工作的隨意性和盲目性,治理配電變壓器的三相

11、不平衡必須從根源做起,制定新增負(fù)荷管理流程,基本包含以下內(nèi)容:(1結(jié)合電力配變監(jiān)測管理系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)與現(xiàn)場實(shí)測結(jié)果,對比分析,淺談配變?nèi)嗖黄胶馕：捌浣鉀Q措施 建立所轄區(qū)域內(nèi)的配電變壓器三相不平衡度臺賬， 并對配電變壓器不平衡度進(jìn)行 分類，形成預(yù)警機(jī)制。 （2）對于申請新增計量點(diǎn)的用戶，相關(guān)部門必須認(rèn)真審查其用電性質(zhì)、負(fù) 荷大小及所屬臺區(qū)等基本情況， 然后查看電力配變監(jiān)測管理系統(tǒng)中該配電變壓器 的運(yùn)行數(shù)據(jù)， 結(jié)合配電變壓器三相不平衡度預(yù)警機(jī)制分析判斷能否增加用戶所申 請的負(fù)荷； （3）對申請新增計量點(diǎn)的負(fù)荷超過 10kW 或變壓器額定容量的 10%的用電 客戶，建議其采用三相四線供電方式，保

12、證對配電變壓器的三相不平衡度不產(chǎn)生 影響。 （4）如用戶申請滿足要求，則依據(jù)相關(guān)原則制定用電負(fù)荷方案，明確新增 計量點(diǎn)的所屬相別，保證新增計量點(diǎn)后配電變壓器的三相不平衡度滿足規(guī)定； （5）嚴(yán)把驗(yàn)收關(guān)，保證工程結(jié)果與供電方案的一致性。 另外，在用戶變更用電業(yè)務(wù)或銷戶時，也要顧及三相平衡問題，在實(shí)際工作 中形成常態(tài)機(jī)制，不斷完善提高。 2.3 做好三相負(fù)荷調(diào)整 實(shí)際運(yùn)行中，配電變壓器的三相負(fù)荷是經(jīng)常發(fā)生變化的，臨時用電、季節(jié)性 用電以及用電客戶變更、廢除等都會導(dǎo)致配電變壓器三相不平衡度改變，如何掌 握這些變動的負(fù)荷對配電變壓器三相負(fù)荷進(jìn)行調(diào)整呢？ 首先，要利用電力配變監(jiān)測管理系統(tǒng)，查詢配電變壓器的

13、三相電壓、電流和 零線電流等數(shù)據(jù)，得出配電變壓器的三相不平衡情況； 其次，根據(jù)所得到的數(shù)據(jù)對配電變壓器的三相負(fù)荷進(jìn)行實(shí)際測量，實(shí)測工作 要向低壓配電線路的末端和分支端延伸， 這樣可以進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)不平衡負(fù)荷的出現(xiàn) 地點(diǎn)，確定調(diào)荷點(diǎn)為配電變壓器的三相負(fù)荷進(jìn)行調(diào)整提供依據(jù)； 最后，根據(jù)上面得出的結(jié)論，做出最終調(diào)荷方案，利用計劃檢修停電時間對 配電變壓器負(fù)荷進(jìn)行調(diào)整。 通過調(diào)整將負(fù)荷均衡地分配到配電變壓器的三相上， 是實(shí)現(xiàn)三相負(fù)荷平衡的 前提。但必須注意，均衡分配不僅僅是從形式上簡單的將單相負(fù)荷用戶總數(shù)的三 分之一接于每相，而是要把其中用電負(fù)荷性質(zhì)、漏電情況等多種原因綜合起來， 將同一等級的用戶也均衡地

14、分配到配電變壓器的三相上。同時，要減少單相負(fù)荷 接戶線的總長度。 6 淺談配變?nèi)嗖黄胶馕：捌浣鉀Q措施 2.4 強(qiáng)化配變狀態(tài)監(jiān)測 由于對配電變壓器三相負(fù)荷不平衡的運(yùn)行管理程度重視不夠， 導(dǎo)致配電變壓 器三相負(fù)荷分配不均勻的問題發(fā)生，又未能及時監(jiān)測、調(diào)整配電變壓器的三相負(fù) 荷，致使多數(shù)配電變壓器長期運(yùn)行在三相負(fù)荷不平衡狀態(tài)下。 電力配變監(jiān)測管理系統(tǒng)的應(yīng)用為監(jiān)測配電變壓器運(yùn)行狀態(tài)提供了可能，從 2008 年起，紅河供電局在蒙自地區(qū)開始安裝、使用配變監(jiān)測終端，以加強(qiáng)對配 電變壓器狀態(tài)的監(jiān)測。截止 2010 年 8 月，蒙自城區(qū)公用變的終端覆蓋率已經(jīng)到 配變監(jiān)測終端的應(yīng)用大大改善了紅河供電局對蒙自地

15、區(qū)配電變壓器實(shí) 達(dá) 96.6%， 時運(yùn)行狀態(tài)的掌握。 通過電力配變監(jiān)測系統(tǒng)，我們能夠及時獲得配電變壓器的三相電壓、三相電 流、三相有功功率、三相無功功率、三相的功率因數(shù)、有功電量、負(fù)載率和不平 衡度等實(shí)時數(shù)據(jù)，經(jīng)過統(tǒng)計分析得到相應(yīng)的結(jié)果，可以為三相不平衡的整改提供 所需的數(shù)據(jù)。同時，也能夠?qū)φ{(diào)整以后的配電變壓器運(yùn)行狀況進(jìn)行跟蹤，發(fā)現(xiàn)配 電變壓器運(yùn)行過程中存在的問題，將數(shù)據(jù)反饋給相關(guān)部門，形成閉環(huán)式管理。 3、分相涂色 綜合管理 3.1 分相涂色 一直以來，低壓配電線路相別沒有明顯的區(qū)分標(biāo)志，給很多工作帶來了不便 之處。為加強(qiáng)負(fù)荷管理，推進(jìn)配電變壓器三相負(fù)荷調(diào)整工作順利進(jìn)行，紅河供電 局配電管理

16、所根據(jù)工作需要， 云南電網(wǎng)公司中低壓配電網(wǎng)設(shè)備設(shè)施標(biāo)規(guī)范 參照 制定了 400V 線路相色噴涂的相關(guān)規(guī)定，內(nèi)容如下： （1）噴涂范圍：公用變出線的第 1 基桿塔 轉(zhuǎn)角桿塔 T 接后的第 1 基桿塔 同桿多級 T 線只需噴涂主線相色，分支線相色在分支線桿 上標(biāo)注 （2）相色規(guī)定：A 相黃色 B 相綠色 C 相紅色 零線黑色 7 淺談配變?nèi)嗖黄胶馕：捌浣鉀Q措施 （3）噴涂高度：水泥桿距地面高 2.1 米 鐵塔地面上第 2 橫撐 （4）噴涂方向：桿塔電源方向水平噴涂 （5）噴涂順序：相色與導(dǎo)線相線順序相一致 400V 線路相色噴涂標(biāo)志模板如下： 對低壓配電線路相別排列順序進(jìn)行仔細(xì)認(rèn)真核對，確認(rèn)無誤后根據(jù) 400V 線 路相色噴涂的相關(guān)規(guī)定對三相四線制線路進(jìn)行色相噴涂。 3.2 綜合管理 值得注意的是，相色噴涂是一個長期性的工作，且分相涂色后，必須在運(yùn)維工 作中不斷收集新增低壓線路和線路情況發(fā)生變化的資料， 及時反饋信息到相關(guān)部門， 更新、完善相色噴涂的工作結(jié)果，保證相色的實(shí)時性、準(zhǔn)確性和可信賴性。同時， 在低壓線路的管理過程中，必須規(guī)范下火線和進(jìn)戶線的管理，杜絕同桿多對下火線 凌亂現(xiàn)象