王悅

摘要：三相不平衡問(wèn)題是低壓配電網(wǎng)運(yùn)行維護(hù)中需要重點(diǎn)解決的問(wèn)題之一。該問(wèn)題不僅會(huì)使電流失穩(wěn)，出現(xiàn)無(wú)規(guī)律變化，還會(huì)使電壓產(chǎn)生波動(dòng)，最終影響供電質(zhì)量。此外，它還會(huì)對(duì)變壓器等設(shè)備造成質(zhì)損，使其不能正常運(yùn)行。三相不平衡問(wèn)題產(chǎn)生時(shí)，線路損耗量會(huì)增加，從而產(chǎn)生負(fù)面影響，是運(yùn)行人員目前需要維護(hù)解決的重點(diǎn)問(wèn)題。因此，運(yùn)行人員需要基于低壓配電網(wǎng)的運(yùn)行現(xiàn)狀，找到三相不平衡問(wèn)題的解決對(duì)策，保障配電網(wǎng)安全運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：低壓配電網(wǎng);三相不平衡;解決策略

引言

運(yùn)行人員在對(duì)三相不平衡問(wèn)題進(jìn)行分析研究時(shí)，可以從其產(chǎn)生原因入手，順藤摸瓜找到問(wèn)題的影響對(duì)象，然后歸納總結(jié)問(wèn)題產(chǎn)生的具體危害，使有源不平衡補(bǔ)償裝置與典型硬件拓?fù)涞扔杏梦渲?。因此，本文重點(diǎn)針對(duì)低壓配電網(wǎng)中存在的三相不平衡問(wèn)題及對(duì)策進(jìn)行分析。

一、低壓配電網(wǎng)三相不平衡概述

電力系統(tǒng)的低壓配電網(wǎng)中，三相電壓量大小相等，并按照順序排序。三相彼此之間構(gòu)成2π /3角，這種情況被稱為三相平衡;反之，則被稱為三相不平衡系統(tǒng)。三相不平衡的產(chǎn)生原因可以分為止常性和事故性兩類。正常性不平衡主要是系統(tǒng)三相元件或者負(fù)載批次之間不對(duì)稱造成的。將三相電壓允許不平衡度作為衡量電能質(zhì)量的指標(biāo)，在一定程度上是根據(jù)正常性不平衡來(lái)確定的。

一般情況下，三相電壓不平衡是三相負(fù)荷之間彼此不平衡造成的。當(dāng)不平衡的三相電壓加在三相電動(dòng)機(jī)上時(shí)，會(huì)導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生負(fù)序電流、阻尼力矩，從而導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子中的熱損失增加，造成電動(dòng)機(jī)溫度升高，噪聲變大。尤其是當(dāng)一相開路時(shí)，電動(dòng)機(jī)會(huì)處于兩相運(yùn)行的狀態(tài)。如果此時(shí)的負(fù)載不變，則會(huì)導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)被燒壞。

二、三相不平衡問(wèn)題對(duì)低壓配電網(wǎng)的危害分析

1、對(duì)變壓器的危害

三相不平衡問(wèn)題對(duì)變壓器的危害主要表現(xiàn)在以下兩個(gè)方面。

第一，對(duì)出力方面的影響。變壓器主要應(yīng)用對(duì)象為三相，其輸出容量等同于三相輸出容量值相加之后的和，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于每一相輸出容量。變壓器應(yīng)用時(shí)，三相電路需要處于平衡狀態(tài)，才‘會(huì)使變壓器的繞組結(jié)構(gòu)處于正常運(yùn)行狀態(tài)，相關(guān)的電氣特征參數(shù)才正常，且其在每相中的數(shù)值是一致的。當(dāng)三相不平衡問(wèn)題出現(xiàn)后，三相中的輸出容量必定不同，最大輸出容量數(shù)值也會(huì)降低，導(dǎo)致電氣特性參數(shù)出現(xiàn)差異。有了差異，必定有大小之分，這會(huì)對(duì)三相負(fù)載造成影響，進(jìn)而影響變壓器的最大出力。該出力數(shù)值以負(fù)載最大相為參照。實(shí)驗(yàn)證明，三相不平衡狀態(tài)下的變壓器利用率和過(guò)載能力都會(huì)下降。

第二，對(duì)損耗的影響。在三相不平衡狀態(tài)下，變壓器的運(yùn)行效率會(huì)下降，運(yùn)行時(shí)間內(nèi)的損耗也會(huì)增加。這種狀態(tài)下的變壓器電壓會(huì)出現(xiàn)高低之分。高壓和低壓產(chǎn)生的電流也不相同，主要分為無(wú)零序電流和零序電流。零序電流在流通中會(huì)發(fā)生勵(lì)磁反應(yīng)，會(huì)將變壓器作為電路構(gòu)成范圍，將金屬構(gòu)件、油箱壁等作為回路構(gòu)成對(duì)象。因?yàn)樽儔浩鲀?nèi)部構(gòu)件設(shè)計(jì)不考慮勵(lì)磁問(wèn)題和導(dǎo)磁設(shè)計(jì)，所以相關(guān)的金屬構(gòu)件不具備這樣的導(dǎo)磁功能。當(dāng)三相出現(xiàn)不平衡問(wèn)題時(shí)，金屬構(gòu)件產(chǎn)生的磁滯和渦流等會(huì)造成大量損耗，而損耗會(huì)使金屬構(gòu)件溫度直接飄升，損耗量會(huì)持續(xù)增大。此外，當(dāng)變壓器內(nèi)部出現(xiàn)零序電流時(shí)，隨之產(chǎn)生的是零序電阻。因?yàn)榇穗娮钄?shù)值很大，所以造成的損耗會(huì)隨之增加。

2、對(duì)線路損耗的危害

三相負(fù)荷不平衡不僅會(huì)對(duì)變壓器損耗造成影響，還會(huì)嚴(yán)重影響線路損耗。三相平衡和不平衡狀態(tài)下的電流形式不同，功率損耗也不同。配電網(wǎng)三相負(fù)荷不平衡時(shí)，電流主要為零序電流形式，數(shù)值為3I。線路損耗遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于三相正常狀態(tài)下的數(shù)值，而且是三相平衡狀態(tài)下的6倍。三相線路中，只有三相處于平衡狀態(tài)時(shí)，線路損耗才能降至最低。運(yùn)行人員在分析線

路損害時(shí)，一定要采取定量分析方式。這種方法涉及的計(jì)算內(nèi)容可以成為分析三相不平衡問(wèn)題時(shí)的參考依據(jù)。定量分析中，除了分析電路功率損耗，還要考慮三相電流條件不同時(shí)，電流不平衡導(dǎo)致的附加線損。這些條件主要包括：相角相等，有效值不等;相角不相等，有效值相等;相角不相等，有效值也不相同。附加損耗將低，線路損耗也會(huì)降低。通過(guò)計(jì)算三種條件下的附加損耗發(fā)現(xiàn)，這三種情況都會(huì)產(chǎn)生損耗。但是，在第三種條件中，相角和有效值皆不相同的狀態(tài)下，產(chǎn)生的附加損耗要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其余兩種條件下產(chǎn)生的附加損耗。所以，在線路損耗降低解決對(duì)策中，運(yùn)行人員要將附加損耗降至最低，最好降低到零，因?yàn)檫@意味著三相處于完全平衡狀態(tài)。進(jìn)行分析。這些數(shù)據(jù)和電流有關(guān)，且數(shù)據(jù)中的電流類型不止一種，包括不平衡電流、諧波電流以及無(wú)功電流等。將這些電流數(shù)值和正常數(shù)值進(jìn)行比較，找到需要補(bǔ)償?shù)膶?duì)象，裝置會(huì)自動(dòng)選擇補(bǔ)償電流。

3、電流檢測(cè)算法

電流檢測(cè)算法有多種，如基于FFT的諧波檢測(cè)算法、基于瞬時(shí)無(wú)功功率的諧波檢測(cè)算法、電流檢測(cè)算法和主要控制算法等?；贔FT的諧波檢測(cè)算法雖然可以對(duì)補(bǔ)償信號(hào)進(jìn)行計(jì)算，但會(huì)產(chǎn)生實(shí)時(shí)性差?；谒矔r(shí)無(wú)功功率的諧波檢測(cè)算法通過(guò)計(jì)算機(jī)波電流值獲得補(bǔ)償信號(hào)，可以改善前一種方法的缺陷。綜合性較強(qiáng)的電流檢測(cè)算法也是基于瞬時(shí)無(wú)功功率，不僅可以檢測(cè)三相不平衡狀態(tài)下的電流，還可以測(cè)試無(wú)功以及諧波狀態(tài)下的電流。在此背景下，運(yùn)行人員需要計(jì)算基波電流值。原電流中包含補(bǔ)償電流，運(yùn)行人員還要依靠這兩者的分離工作獲得補(bǔ)償信號(hào)。這種綜合性檢測(cè)方法精度較高，因此運(yùn)行人員應(yīng)發(fā)展綜合治理裝置，且要提高裝置的多元化功能。主要控制算法可以分別有效控制直流側(cè)電壓和補(bǔ)償電流，并顯著提高補(bǔ)償裝置的補(bǔ)償效果。

三、低壓配電網(wǎng)中三相不平衡問(wèn)題的解決對(duì)策

運(yùn)行人員可以從技術(shù)層面和管理方面解決三相不平衡問(wèn)題。技術(shù)層面主要采取技術(shù)措施解決電流不平衡問(wèn)題，使電流重新歸于平衡狀態(tài)。利用相間無(wú)功補(bǔ)償裝置將有功功率轉(zhuǎn)移可以實(shí)現(xiàn)此目的。運(yùn)行人員也可以調(diào)整負(fù)荷，使其在經(jīng)過(guò)換相裝置后恢復(fù)平衡。這些方法在應(yīng)用中各有優(yōu)劣勢(shì)，針對(duì)缺陷，運(yùn)行人員要采用新技術(shù)來(lái)平衡三相負(fù)荷。有源型三相負(fù)荷不平衡補(bǔ)償裝置和數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)則是新型技術(shù)設(shè)備的代表。運(yùn)行人員可以通過(guò)研究，提高設(shè)備的補(bǔ)償精度，使無(wú)功功率和諧波等得到有效補(bǔ)償。管理方面主要將變壓器和線路作為管理對(duì)象。在日常管理中，要時(shí)刻關(guān)注這兩方面相關(guān)參數(shù)的變化。如果數(shù)值不再保持原狀，運(yùn)行人員要調(diào)整線路產(chǎn)生的負(fù)荷，使其分配比例滿足要求。

四、結(jié)論

在三相不平衡問(wèn)題解決中，運(yùn)行人員應(yīng)隨時(shí)注意配電網(wǎng)中電流或電壓等參數(shù)值的變化。運(yùn)行人員要做好參數(shù)動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)測(cè)量工作，然后判斷測(cè)量值是否己恢復(fù)正常。利用補(bǔ)償裝置前后，運(yùn)行人員要將三相電流變化反映在電流趨勢(shì)變化圖中，從而對(duì)三相現(xiàn)狀做出正確判斷。此外，運(yùn)行人員要監(jiān)控線路損耗量，要解決措施貫徹落實(shí)到低壓配電網(wǎng)中，使三相恢復(fù)到平衡狀態(tài)。

參考文獻(xiàn)：

【1】潘巖.含扶貧光伏配電網(wǎng)電能質(zhì)量問(wèn)題及對(duì)策研究與應(yīng)用[D7.合肥：安徽大學(xué)，2018.

【2】曾楚云.低壓配電網(wǎng)三相不平衡運(yùn)行的影響及治理對(duì)策 [J].現(xiàn)代國(guó)企研究，2018，? <8）：162.

【3】李沃林.橋頭低壓配電網(wǎng)三相不平衡問(wèn)題及對(duì)策的研究.華南理工大學(xué)，2017.

2;1