配電變壓器三相負(fù)荷不平衡運(yùn)行的管理
摘要:本文主要針對(duì)配電變壓器三相負(fù)荷不平衡的現(xiàn)狀,分析產(chǎn)生的原因,針對(duì)原因制定了改善措施。
關(guān)鍵詞:配電變壓器 三相負(fù)荷 不平衡 運(yùn)行管理
碾子山供電局城區(qū)現(xiàn)有配電變壓器193臺(tái),總?cè)萘?5305kva。近幾年來,由于配電變壓器三相負(fù)荷不平衡,運(yùn)行中出現(xiàn)問題較多,主要表現(xiàn)在:部分變壓器運(yùn)行不經(jīng)濟(jì)、變壓器故障率高,個(gè)別接點(diǎn)頻繁過熱燒損,個(gè)別臺(tái)區(qū)電壓變化大,燒損用戶設(shè)備。2001年,碾子山供電局對(duì)城區(qū)所有配電變壓器的負(fù)荷進(jìn)行了測量,結(jié)果表明,三相電流不平衡度不合格的占35%、不平衡度超過25%的變壓器占15%,最高的達(dá)到75%。
1變壓器負(fù)荷不平衡對(duì)系統(tǒng)的影響
1.1增加線損
配電變壓器三相負(fù)荷不平衡時(shí),線損增加表現(xiàn)在兩部分:一是增加配電變壓器損耗;二是增加線路損耗。
以低壓線路增加的損耗,按照三種情況來分析(三相不平衡度為r):
①一相負(fù)荷重、一相負(fù)荷輕,第3相為平均負(fù)荷:
單位長度線路上的功率損耗為:p1=3i2r+8r2i2r
當(dāng)三相平衡時(shí),p=3i2r,
兩者相比,
規(guī)程規(guī)定:不平衡度r應(yīng)不大于20%,經(jīng)計(jì)算當(dāng)r=0.2時(shí),k=1.11,即由于三相不平衡所引起的線損增加11%,當(dāng)r=100%時(shí),k=3.67,測算出線損增加2.67倍。
②一相負(fù)荷重、兩相負(fù)荷輕:
則k=1+2r2
當(dāng)r=200%,經(jīng)測算線損增加8倍。
③一相負(fù)荷輕、兩相負(fù)荷重:
則k=1+20r2
當(dāng)r=0.2時(shí),k=1.8,計(jì)算得三相不平衡所引起的線損增加80%。
當(dāng)r=50%,k=6,計(jì)算得線損增加5倍。
在2001年,碾子山供電局線損測算中統(tǒng)計(jì)顯示,受變壓器負(fù)荷電流不平衡度影響,低壓線路損失電量增多,變壓器本身損失增加,使系統(tǒng)損耗增加。
1.2降低變壓器的利用率,威脅安全運(yùn)行
配電變壓器的額定容量是按每相繞組設(shè)計(jì)的,當(dāng)配電變壓器在三相負(fù)荷不平衡狀態(tài)下運(yùn)行時(shí),變壓器負(fù)荷高的那相時(shí)常出現(xiàn)故障,如缺相、接點(diǎn)過熱、個(gè)別密封膠墊劣化等。僅2001年,由于變壓器負(fù)荷不平衡造成停電修理,占總數(shù)73%,造成變壓器不正常運(yùn)行達(dá)百余小時(shí)。
同時(shí),配電變壓器在三相負(fù)荷不平衡狀態(tài)下運(yùn)行,在低壓側(cè)產(chǎn)生零序電流。對(duì)于y/y0接線的配電變壓器來說,變壓器高壓側(cè)無中性線,高壓側(cè)不可能有零序電流,低壓側(cè)零序電流產(chǎn)生的零序磁通不能抵消。所以,零序磁通只能由配電變壓器的油箱壁及鋼鐵構(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,溫升增高,嚴(yán)重時(shí)損壞變壓器絕緣,燒損配電變壓器。
1.3對(duì)用電設(shè)備的影響
當(dāng)配電變壓器三相負(fù)荷不平衡運(yùn)行時(shí),中性點(diǎn)將產(chǎn)生位移,偏移嚴(yán)重時(shí)單相電壓可能升高到線電壓。如果線路接地保護(hù)不好,中性線電流產(chǎn)生的電壓嚴(yán)重危及人身安全。同時(shí)電流不平衡會(huì)造成單相設(shè)備不能正常用電,或過電壓燒損用戶設(shè)備。
2001年,碾子山供電局在電壓異常情況處理中,發(fā)現(xiàn)因?yàn)樽儔浩魅嚯娏鞑黄胶庠斐傻恼?6%,其中造成用戶單相設(shè)備燒損的就有12次,損失4.7萬元。
1.4變壓器三相負(fù)荷不平衡對(duì)系統(tǒng)電壓的影響
變壓器在三相負(fù)荷不平衡運(yùn)行時(shí),由于變壓器繞組壓降不同,出口電壓不均衡,用戶端電壓更是三相偏差較大,電壓質(zhì)量得不到保障。
2影響變壓器三相負(fù)荷不平衡的原因
根據(jù)我局低壓配電網(wǎng)的現(xiàn)狀及多年來的運(yùn)行、管理經(jīng)驗(yàn),造成配電變壓器三相負(fù)荷不平衡運(yùn)行的主要原因是:
2.1管理上存在薄弱環(huán)節(jié)
由于對(duì)配電變壓器三相負(fù)荷不平衡的運(yùn)行管理重視不夠,一直沒有一個(gè)考核管理辦法,對(duì)配電變壓器三相負(fù)荷的管理帶有盲目性、工作隨意性,以至于使運(yùn)行、維護(hù)人員放松了對(duì)配電變壓器三相負(fù)荷的管理,致使大多數(shù)配電變壓器長期在三相負(fù)荷極不平衡狀態(tài)下運(yùn)行。
2.2單相用電設(shè)備影響
由于線路大多為動(dòng)力、照明混載。而單相用電設(shè)備使用的同時(shí)率較低,用戶橫向用電差異較大,經(jīng)常會(huì)造成配電變壓器三相負(fù)荷的不平衡,并給管理增加了難度。
2.3電網(wǎng)格局不合理的影響
低壓電網(wǎng)結(jié)構(gòu)薄弱,運(yùn)行時(shí)間較長,改造投入不徹底,單相低壓線路是臺(tái)區(qū)的主網(wǎng)架問題,一直得不到有效根治。
其次居民用電大多為單相供電,負(fù)荷發(fā)展時(shí)無序延伸,造成臺(tái)區(qū)三相電流不平衡無法調(diào)整。對(duì)于這樣的低壓網(wǎng)絡(luò)必須投入較大的資金,徹底解決低壓網(wǎng)布局,增加低壓四線的覆蓋面積,對(duì)線損、電壓質(zhì)量、供電可靠性、供電安全等都有很大改善效果。
2.4臨時(shí)用電及季節(jié)性用電影響
臨時(shí)用電和季節(jié)性用電都有一定的時(shí)間性,用電增容不收費(fèi)后,大棚在生產(chǎn)季節(jié),單相水泵應(yīng)用較多,而又分布極為分散,用電時(shí)間不好掌握,同時(shí)由于在管理上未考慮其三相負(fù)荷的分配問題,又未能及時(shí)監(jiān)測、調(diào)整配電變壓器的三相負(fù)荷,它的使用和停電,對(duì)配電變壓器三相負(fù)荷的平衡都有較大的影響,特別是單相用電設(shè)備容量較大時(shí),影響更大。
2.5線路故障的影響
由于運(yùn)行維護(hù)及管理不當(dāng)或外力破壞等原因,低壓導(dǎo)線斷線,變壓器缺相運(yùn)行,修理不及時(shí)或現(xiàn)場臨時(shí)處理,都可能造成某相長時(shí)間甩掉部分負(fù)荷,將會(huì)使配電變壓器處于不平衡狀態(tài)下運(yùn)行。
從上述分析可知,影響配電變壓器三相負(fù)荷不平衡運(yùn)行的因素,既有主觀上的又有客觀上的,既有供電部門的又有用戶的。
3防止變壓器負(fù)荷不平衡的措施
3.1制定變壓器負(fù)荷不平衡的運(yùn)行管理制度
以變壓器電能計(jì)量考核箱抄見電量為基準(zhǔn),按季度考核變壓器三相負(fù)荷不平衡度的情況。設(shè)立變壓器負(fù)荷管理的層級(jí)專項(xiàng)獎(jiǎng)罰。
負(fù)荷每月至少進(jìn)行一次測量,特殊情況下(如高峰負(fù)荷期間,負(fù)荷變化較大時(shí)等)可增加測量次數(shù),對(duì)配電變壓器負(fù)荷狀況做到心中有數(shù),為調(diào)整配電變壓器負(fù)荷提供準(zhǔn)確可靠的數(shù)據(jù)。配電專業(yè)的有關(guān)管理人員應(yīng)定期或不定期的對(duì)配電變壓器三相負(fù)荷狀況進(jìn)行監(jiān)督性測量,掌握第一手材料,作為專業(yè)管理與考核的依據(jù)。
3.2改造電網(wǎng),增加低壓四線覆蓋密度,掌握三相負(fù)荷分布的動(dòng)態(tài)
結(jié)合城網(wǎng)改造,合理設(shè)計(jì)電網(wǎng)改造方案。
配電變壓器設(shè)置負(fù)荷中心,供電半徑不大于300~500m,主干線、分支干線均采用三相四線制供電,5戶以上居民建議不采用單相供電,同時(shí)制定臺(tái)區(qū)負(fù)荷分配接線圖,做到任何一個(gè)用戶的用電改造接入系統(tǒng),都受三相負(fù)荷平衡度的限制,避免改造的隨意性。
3.3加強(qiáng)供用電管理,確保變壓器負(fù)荷平衡
用電與配電應(yīng)密切配合。用戶的臨時(shí)用電,季節(jié)性用電,配電變壓器運(yùn)行人員都要及時(shí)掌握。尤其對(duì)單相設(shè)備申請(qǐng)用電,經(jīng)過一年來的調(diào)整,不平衡度大幅度下降,安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行能力明顯增強(qiáng)。