随着近年来农村用电负荷的不断增加,配电变压器三相负荷不平衡现象呈上升趋势,严重影响供电公司经济效益和农村用户的电能质量,同时极易造成低压设备损坏事故。国网山西晋城供电公司通过农村配电网运行监测系统的统计,对三相负荷明显有差异台区进行了负荷调整,虽取得一定成效,配电负荷不平衡情况有所下降,但部分配电变压器三相负荷不平衡情况无规律可循,持续时间时长时短,给运维人员调整带来巨大困难。尤其到了夏、冬季,随着人员流动性增加,更增加了调整难度,有的台区刚调整好不到一个月,配电变压器负荷又发生了变化。同时,在调整三相负荷不平衡时涉及到低压设备停电,严重影响农村居民正常用电,且存在人身、设备等安全风险。
1 改进措施
按照以往常规三相负荷调整的方法,首先在台区配电变压器综合配电箱中,通过三相负荷计算,将某相部分负荷向另一相转移,如果在综合箱内就可以将三相负荷调整均匀,则不需要再往下进行。但实际调整中,并不能如此快速实现,由于每根相线所带用户较多,往往只能大致调整,而需要检修人员在电杆下引线上进行进一步调整,如果一基电杆无法调整至平衡,则需要继续在下一基电杆上调整,直至三相负荷不平衡率达到要求为止。这种方法需要检修人员多次上下电杆,既增加了检修人员的安全隐患,又无法提升工作效率,往往一条线路三相不平衡故障需要花费检修人员一天的时间,同时还需要台区停电,影响农村居民正常生活用电,引起客户投诉等不良影响。
而通过在台区计量表箱入口处安装手动相位转换开关(见图1),对三相负荷任意快速转换,来实现快速调整三相负荷平衡的目的,在实际应用中取得了良好效果。
如图1所示,如果在台区每个计量表箱入口处安装一台手动相位转换开关,同样上述问题,当在综合配电箱中无法调整平衡时,可以直接在电杆下引线的计量表箱通过相位转换开关带电进行L1相至L3相的负荷转移。如果一只表箱无法调整至平衡时,只需要依次对计量表箱进行相位转换即可,最终实现整个台区配电变压器的三相负荷平衡。
2 优点
(1)操作简便,可以不定时地调整三相负荷平衡。
(2)人员安全系数高,避免了检修人员登杆作业。
(3)减少停电时间和次数,可以在带电状态下进行调整。
3 注意事项
(1)手动相位转换开关应用的前提条件是必须将线路中三相全部引人计量表箱,目前部分台区计量表箱为单相引线,所以必须及时引人三相四线制线路。
(2)手动相位转换开关在带电转换时为避免发生相间短路故障,应选用大容量转换开关或加装灭弧罩的转换开关。
对于用电客户较多、用电负荷较大的台区,可根据实际选择部分表箱安装手动相位转换开关,而不需要在每个表箱中都安装,一般一个台区安装5-10个手动相位转换开关即可实现三相负荷的调整工作。
4 实例分析
2015年2月,晋城供电公司采用该方法对所辖凤和供电所一台区进行了三相负荷调整,并将调整前后的数据进行了分析对比,结果如下。
调整前,2月9日19时,三相电流分别为IU=80.4A、 Iv=205.4 A、 Iw=231.7 A、 IN=91 A,三相不平衡率为65.51%。该台区配电变压器容量为315 kVA,导线采用JKLYJ-1-120型,线路长度500 m(查表并计算得到20℃时导线电阻R为0.13 W。
调整前线路损失
P1=[ (IU2+Iv 2+Iw2)R+IN 2R] x 10-3=[(80.42+205.42+231.72) ×0.13+912×0.13] ×10-3=14.38(kW)
调整后,2月14日18时30分,三相电流分别为Iu=142.7 A、 Iv= 160.8 A、 Iw=201 A、 IN=17 A,三相不平衡率为29%。
调整后线路损失
P2=[(IU2+IV 2+Iw2) R+IN2R] ×10-3=[(142.72+160.82+2012) ×0.13+ 172x0.13]x 10-3=11.29( kW)
按每月30天计算,该台区单月少损失电能量
W (P1-P2) ×24x30=(14.38-11.29)×24×30
=2 224.8 (kWh)
通过调整前后对比,可以明显看出,该台区单月至少少损失电能量2 224.8 kWh,调整负荷平衡简单快速,降损效果明显。