浅谈三相负荷平衡是低压配电网降损的有效方法

浅谈三相负荷平衡是低压配电网降损的有效方法

何懿

中国南方电网广西新电力集团靖西市公司 广西靖西 533800

【摘要】 农村低压配电台区是以照明单相用电为主要用电类型的配电台区，并且具有峰谷差很大的特点，然而由于许多人没有掌握农村配电台区的这一用电特点，没有认识三相负荷平衡的重要性，因此造成一部分低压台区低压线路三相负荷不平衡，引起零线功率损失大，导致低压电网总的电能损耗增加。本文以靖西县联街公变台区为例，就三相负荷平衡与低压配电网线损关系进行分析计算与阐述。

【关键词】 电力 台变 线损 办法

1.概述

2018年7月，由联街公变供电的联街、社会福利院和镇幼所在街道的居民反映：该街道范围日常生活用电电压不足，家用电器无法使用。接到情况汇报后，靖西市水利电业公司立即组织相关技术人员对该街道用电情况展开调查。

联街公变容量315KVA，分左右两侧出线，总用户600户，科委一侧330户，0.4kV线路长568.5米，首端干线LGJ-95，末端主干线LGJ-70，联街一侧270户，首端主干线LGJ-95，末端干线BLV-35，供电方向如下图：

为了掌握具体情况进行实地测量，通过连续5天电流、电压实时监测，结果如表一所示：

表一

从以上实测数据可以看出以下现象：

1、变压器没有超载。

2、变台低压出线侧线电压合格。

3、低压干线没有超载。

4、三相负荷电流不平衡情况比较严重，最高达82.5%。

5、A相末端相电压偏低，而C相首端电压低，末端高。

6、中性点电压偏移。

2.功率损失计算

为掌握三相不平衡对线损的影响，根据2018年8月3日至8月9日对该台变电压、电流实时、实地测量数据（见表一），进行计算分析。

2.1 计算公式

ΔP =3I²R×10^-3=P²R×10^-3/U_n²cosΦ=I_La²R+ I_Lb²R+ I_Lc²R+ I_LN²R（农电手册）

ΔP—有功功率损耗

I--导线通过的电流

R—导线直流电阻

注：LGJ-95/20，直流电阻为0.3019Ω/km。

2.2 计算结果

2.2.1导线电阻

台变分两侧出线，导线均为LGJ-95/20，导线直流电阻为0.3019Ω/km。科委一侧线路长0.568 km，联街一侧线路长0.435 km，计算电阻为：

R_科委=0.3019Ω/km×0.568 km=0.1715Ω

R_联街=0.3019Ω/km×0.435 km=0.1313Ω

2.2.2高峰负荷时段（即晚峰）功率损失

1、8月3日20:30时台变两侧

科委侧功率损失：

ΔP =（I_La²R+ I_Lb²R+ I_Lc²R+ I_LN²R）×10^-3

= R（I_La²+ I_Lb²+ I_Lc²+ I_LN²）×10^-3

= 0.1715×（200²+ 260²+ 100²+ 125²）×10^-3

=22.848 (kW)

其中，中性线损失

ΔP_N = I_LN²R×10^-3

= 125²×0.1715×10^-3=2.6797 (kW)

中性线损失占总损失比例:

K=ΔP_N/ΔP×100%=2.6797/22.848×100%=11.7%

联街侧功率损失

ΔP =（I_La²R+ I_Lb²R+ I_Lc²R+ I_LN²R）×10^-3

= R（I_La²+ I_Lb²+ I_Lc²+ I_LN²）×10^-3

= 0.1313×（130²+ 75²+ 50²+ 65²）×10^-3

=3.840 (kW)

其中，中性线损失

ΔP_N = I_LN²R×10^-3

= 65²×0.1313×10^-3=0.5547 (kW)

中性线损失占总损失比例:

K=ΔP_N/ΔP×100%=0.5547/3.84×100%=14.45%

本日科委、联街两侧功率损失总量

ΔP_总=22.848+3.84=26.688 (kW)

2、8月5日20:15时台变两侧

科委侧功率损失：

ΔP =（I_La²R+ I_Lb²R+ I_Lc²R+ I_LN²R）×10^-3

= R（I_La²+ I_Lb²+ I_Lc²+ I_LN²）×10^-3

= 0.1715×（210²+ 280²+ 120²+ 140²）×10^-3

=26.839 (kW)

其中，中性线损失

ΔP_N = I_LN²R×10^-3

= 140²×0.1715×10^-3=3.361 (kW)

中性线损失占总损失比例:

K=ΔP_N/ΔP×100%=3.361/26.839×100%=12.52%

联街侧功率损失

ΔP =（I_La²R+ I_Lb²R+ I_Lc²R+ I_LN²R）×10^-3

= R（I_La²+ I_Lb²+ I_Lc²+ I_LN²）×10^-3

= 0.1313×（145²+ 80²+ 60²+ 75²）×10^-3

=4.812 (kW)

其中，中性线损失

ΔP_N = I_LN²R×10^-3

= 75²×0.1313×10^-3=0.7385 (kW)

中性线损失占总损失比例:

K=ΔP_N/ΔP×100%=0.7385/4.812×100%=15.31%

本日科委、联街两侧功率损失总量

ΔP_总=26.839+4.812=31.651 (kW)

高峰负荷时段功率损失计算取值问题：

每日功率损失量，即取8月3日和8月5日总损失之平均值：

Δ P=（26.688+31.651）/2=29.1695 (kW)

中性线单项损失总量，取8月3日和8月5日总损失之平均值：

Δ P=(2.6797+0.5547)+(3.361+0.7385)/2=3.6670 (kW)

以上平均值将作为高峰时电量损失的计算依据。

2.2.3非高峰负荷时段功率损失

1、8月3日9:52时变台两侧

科委侧功率损失：

ΔP =（I_La²R+ I_Lb²R+ I_Lc²R+ I_LN²R）×10^-3

= R（I_La²+ I_Lb²+ I_Lc²+ I_LN²）×10^-3

= 0.1715×（190²+ 175²+ 80²+ 80²）×10^-3

=13.3854 (kW)

其中，中性线损失

ΔP_N = I_LN²R×10^-3

= 80²×0.1715×10^-3=1.097 (kW)

中性线损失占总损失比例:

K=ΔP_N/ΔP×100%=1.097/13.3854×100%=8%

联街侧功率损失

ΔP =（I_La²R+ I_Lb²R+ I_Lc²R+ I_LN²R）×10^-3

= R（I_La²+ I_Lb²+ I_Lc²+ I_LN²）×10^-3

= 0.1313×（120²+ 41²+ 21²+ 70²）×10^-3

=2.812 (kW)

其中，中性线损失

ΔP_N = I_LN²R×10^-3

= 70²×0.1313×10^-3=0.6444 (kW)

中性线损失占总损失比例:

K=ΔP_N/ΔP×100%=0.6444/2.812×100%=22.9%

本日非高峰负荷两侧功率损失总量

ΔP_总=13.3854+2.812=16.1974

其中，中性线功率损耗总量：

ΔP_N总=1.097+0.6444=1.7414 (kW)

2.2.4 计算结果如下表二

3．电量损失测算

3.1 测算依据

损失电量的测算，取决于每日负荷利用小时的界定与取值。本测算根据调度所提供的城区Ⅲ线日负荷曲线图：

经削峰填谷后，界定如下：

（1）每日24小时，高峰负荷4小时，非高峰负荷16小时，其余4小时为低谷负荷，因其量小，按“无负荷”计。

（2）负荷量取值，按表二 计算结果。

3.2 年电量损失计算如下：

高峰负荷时段年损失电量：

ΔQ_1年=29.1659 kW×4h/日×365日=4.2582万kW.h

非高峰负荷时段年损失电量：

ΔQ_2年=16.1974kW×16h/日×365日=9.4593万kW.h

全年电量总损失:

ΔQ_N年=4.2582万kW.h +9.4593万kW.h=13.7185万kW.h

3.3 由于三相负荷不平衡产生的中性线电量损失计算:

高峰负荷时段中性线年损失电量：

ΔQ_N1年=3.6670kW×4h/日×365日=0.5354万kW.h

非高峰负荷时段中性线年损失电量：

ΔQ_N2年=0.7414kW×16h/日×365日=0.4330万kW.h

全年中性线电量总损失:

ΔQ_年=0.5354万kW.h +0.4330万kW.h=0.9684万kW.h

3.4 再分析比较

3.4.1 再以8月3日20时30分（高峰负荷）为例，假设三相负荷平衡，其三相电流应为：(200+260+100)÷3=187A,这时中性电流为零，功率损耗为：0.1715×187²×3×10^-3=17.99KW

3.4.2相比三相不平衡，如前面计算的22.84KW，实际降低4.85KW，降损率20%。

3.4.3根据3.2节计算，本变台在负荷不平衡时，年损失量13.7万千瓦时，如果设法使三相电流平衡，则年减少电量损失2.74万千瓦时。

3.4.4靖西市水利电业公司现有公用台变2700多个，每个变台降损2万千瓦时，则每年可再降线损5400万千瓦时。

4、结语

前述的降损20%和年降损5400万千瓦时，显然是一笔可观数字。实际上，主要用于居民生活用的变台，由于单相负荷比较多，实现三相负荷完全平衡几乎是不现实的。但是，通过技术措施和管理措施，使其损耗再降，例如：按理论降值的一半，即每个变台每年降到1万千瓦时，则是可能的。根据经验，在技术上：从线路末端按A、B、C分配用户负荷并向首端滚动，是一个好办法。在管理上，经常注意监管和调整三相负荷电流，又是一个好办法。两个办法的最终目标是要达到三相负荷电流平衡，相信通过努力是可以实现的。

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