案例分析:如何解決三相負(fù)載不平衡?
發(fā)布時(shí)間:2019-12-22 責(zé)任編輯:lina
【導(dǎo)讀】隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,用戶、企業(yè)電量的逐年增加,尤其是在廣大農(nóng)村、城鄉(xiāng)結(jié)合部等用電負(fù)荷高增長地區(qū),一些配變臺(tái)區(qū)由于受地理位置和技術(shù)因素的影響,三相不平衡及低電壓情況突出。
隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,用戶、企業(yè)電量的逐年增加,尤其是在廣大農(nóng)村、城鄉(xiāng)結(jié)合部等用電負(fù)荷高增長地區(qū),一些配變臺(tái)區(qū)由于受地理位置和技術(shù)因素的影響,三相不平衡及低電壓情況突出。再者,在我國城鄉(xiāng)低壓配電網(wǎng)中普遍采用三相四線制供電方式,配電變壓器多為 10/0.4kV 降壓、Y/yn0 接線。理想情況下,三相負(fù)荷為平衡配置變壓器對稱運(yùn)行。但實(shí)際的供電網(wǎng)絡(luò)是三相生產(chǎn)用電與單相負(fù)載混合用電,再加上相關(guān)線路的標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一問題、單相用戶不可控的增容、大功率負(fù)載的接入以及單相負(fù)載用電時(shí)間的分散問題,都是造成三相負(fù)載不平衡的因素。
三相負(fù)荷不平衡除了容易對用戶電壓、臺(tái)區(qū)線損造成影響外,還會(huì)增加變壓器的有功損耗,使配電變壓器運(yùn)行溫度升高,降低配電變壓器效率,影響電動(dòng)機(jī)輸出功率并使繞組溫度升高,產(chǎn)生中性點(diǎn)電壓偏移,造成三相電壓不對稱,導(dǎo)致局部電壓過高或過低的情況,嚴(yán)重時(shí)會(huì)燒毀用戶電器。此外,還會(huì)加大對周圍通信系統(tǒng)的干擾,影響正常通信質(zhì)量,給供電企業(yè)和人民生活造成一定的影響。
圖 1 農(nóng)村配網(wǎng)和住宅小區(qū)
配網(wǎng)電流不平衡問題概述
針對上述綜合性問題,需要應(yīng)用綜合治理的技術(shù)才能解決低壓配電系統(tǒng)三相負(fù)荷不平衡問題,而針對當(dāng)前三相負(fù)荷所產(chǎn)生的不平衡電流,最行之有效的方法就是做到盡量合理的分配負(fù)荷。當(dāng)前低壓配電系統(tǒng)中,尤其是農(nóng)網(wǎng)改造過程中應(yīng)用較廣的三相負(fù)荷不平衡自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置的主要功能就是通過綜合技術(shù)手段,自動(dòng)檢測三相電路中的不平衡問題,智能優(yōu)化三相電流的不平衡,以達(dá)到“合理的分配負(fù)荷”的目的。
本文通過設(shè)定不同的測試工況,來直觀的檢測某三相負(fù)荷不平衡自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置在自動(dòng)檢測三相線路不平衡問題、智能優(yōu)化三相電流不平衡方面的綜合能力。
測試工況分析
待測試裝置技術(shù)參數(shù)
交流輸入(三相四線):400V 50Hz
額定容量:75kVA
如圖 2 所示,搭建三相電流不平衡補(bǔ)償測試平臺(tái),模擬裝置智能補(bǔ)償三相不平衡有功電流時(shí)的運(yùn)行環(huán)境,圖示測試回路中 R1、R2、R3 為電阻性負(fù)載。
補(bǔ)償功能測試回路
根據(jù)測試要求正確連接互感器,選擇裝置在有功不平衡補(bǔ)償模式下運(yùn)行,檢測裝置分別在以下三種不同工況時(shí)的不平衡補(bǔ)償能力。
工況一:
被測裝置如圖 2 所示并入測試回路中。僅投入 QF1 路負(fù)載,調(diào)節(jié) R1,僅 A 相回路加載 30A 有功電流;
工況二:
被測裝置如圖 2 所示并入測試回路中。僅投入 QF1、QF2 路負(fù)載,調(diào)節(jié) R1、R2,僅 A 相回路和 B 相回路加載 30A 有功電流;
工況三:
被測裝置如圖 2 所示并入測試回路中。投入 QF1、QF2、QF3 路負(fù)載,調(diào)節(jié) R1、R2 和 R3,A、B、C 三相分別加載 10A、20A、30A 有功電流;
分別記錄如下內(nèi)容:
不平衡補(bǔ)償前網(wǎng)側(cè)電流(A、B、C、N)、不平衡補(bǔ)償后網(wǎng)側(cè)電流(A、B、C、N),要求在以上三種工況下,三相負(fù)荷不平衡自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置運(yùn)行補(bǔ)償之后,網(wǎng)側(cè)電流滿足:A 相、B 相、C 相電流的不平衡度在 10%以內(nèi),則該項(xiàng)測試合格。
不平衡度是指三相電力系統(tǒng)中三相不平衡的程度,用電壓或電流負(fù)序分量均方根值與正序分量均方根值百分比來表示。由于負(fù)序分量無有效測試手段,工程上,三相電流不平衡度采用下面的方法計(jì)算:
(本文測試時(shí)不平衡度計(jì)算參照上述方法)
測試數(shù)據(jù)結(jié)果及分析
工況一:僅 A 相投入 30A 有功電流,進(jìn)行不平衡補(bǔ)償
記錄工況一:
測試數(shù)據(jù)如下(由于實(shí)際記錄的數(shù)據(jù)較多,下表中的數(shù)據(jù)為某段時(shí)間內(nèi)連續(xù)記錄數(shù)據(jù)的平均值)
工況二:僅 A/B 相分別投入 30A 有功電流,進(jìn)行不平衡補(bǔ)償
記錄工況二:
測試數(shù)據(jù)如下(由于實(shí)際記錄的數(shù)據(jù)較多,下表中的數(shù)據(jù)為某段時(shí)間內(nèi)連續(xù)記錄數(shù)據(jù)的平均值)
工況三:A/B/C 分別投入 10A/20A/30A 有功電流,進(jìn)行不平衡補(bǔ)償
記錄工況三:
測試數(shù)據(jù)如下(由于實(shí)際記錄的數(shù)據(jù)較多,下表中的數(shù)據(jù)為某段時(shí)間內(nèi)連續(xù)記錄數(shù)據(jù)的平均值)
結(jié)論
以上測試數(shù)據(jù)及結(jié)果直觀反映了三相負(fù)荷不平衡自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置的三相不平衡有功電流的補(bǔ)償能力,正如本文背景介紹中所述,三相不平衡問題是一個(gè)綜合性的問題,需要綜合治理,治理過程中需要考慮不同的應(yīng)用需求、綜合治理功能的優(yōu)先級(jí)別、經(jīng)濟(jì)性與實(shí)用性等。具體來說,如單相分布式光伏接入低壓配電網(wǎng)時(shí)的應(yīng)用需求與常規(guī)單相用電戶的應(yīng)用需求應(yīng)該區(qū)別研究;實(shí)際裝置的功能一般是綜合性的,包含不平衡補(bǔ)償、無功補(bǔ)償、諧波補(bǔ)償?shù)裙δ埽绾味ㄎ桓鞴δ艿膬?yōu)先等級(jí),也是需要充分考慮的;另外由于該裝置多應(yīng)用于戶外、尤其是農(nóng)村偏遠(yuǎn)地區(qū),對于 IP 防護(hù)等級(jí)、使用壽命周期、維護(hù)保養(yǎng)能力等也是要綜合設(shè)計(jì)。
總之,隨著十三五農(nóng)網(wǎng)改造升級(jí)工程的實(shí)施,低配電系統(tǒng)三相負(fù)荷不平衡問題亟需大力解決,研究三相負(fù)荷不平衡自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置,及時(shí)掌握配電變壓器的負(fù)荷大小及三相電流、電壓等情況,綜合運(yùn)用技術(shù)手段,從根本上解決“三相不平衡”電力質(zhì)量問題顯得尤為重要。
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