近年来,农村经济发展较快,百姓生活水平越来越高,各种家用电器猛增,用电负荷随之快速增加。特别是近年来国家“家电下乡”政策对购买家用电器进行财政补助,农村用户购买各种家用电器的劲头是一浪高过一浪,造成大负荷居民用户(指家用电器合计容量10 kW以上)普遍存在。
由于受传统观念影响,且单相供电施工简单、耗材较少,所以目前居民用电仍然较多采用单相供电方案。但这样会给供电企业的经济效益、供电可靠性带来很多负面影响,也会给用户用电造成安全隐患。笔者认为,对大负荷居民用户供电应改为三相供电,这仍符合《供电营业规则》第八条“用户单相用电设备总容量不足10 kW的可采用低压220V供电”之规定,即超过10 kW的可以采用三相四线制供电,其优点有以下几方面。
1 降低线损,提高线路终端电压
对相等容量的用电设备由单相供电改为三相供电后,三相负荷达到平衡时,线损可以降低至原来的1/6。假设所有导线相同,单根导线电阻为R,单相供电电流I*,三相四线制供电时导线上的电流儿与I*的关系为
I单=3I三
三相平衡时中性线电流为零。因此在单相供电时导线损耗
w单=(31三)2×2R=18I=2R
而三相供电时导线损耗
W三=3I三2R
所以单相供电线路损耗是三相供电时的6倍。
根据上述,三相供电时导线上的电流是单相供电的1/3,因此线路上的电压降相对也较小,线路的终端电压就相对提高了,这也为治理农村低电压现象提供了一个技术方向。
2 平衡三相负荷,提高设备利用率
变压器等配电设备只有三相平衡时效率才会最高,因为当三相不平衡电流只要有一相负荷超过保护定值时,电气设备的保护装置就会动作,或者整个电气设备会因某一连接点发热烧毁而报废,大大降低了设备的利用率。
现在农村经济发达了,百姓生活方式多样化,特别是经济条件好的大负荷照明用户,有些是工作日住在市区,节假日回农村的房子休闲,有些是工作日住在农村,节假日进城住或出门旅游,用电时间规律很难把握。因此,靠平均分配每相线路接电用户数已很难保证三相负荷平衡,只有从用户内部就地平衡三相负荷,才可有效降低三相负荷不平衡现象发生的概率,使每台配电变压器的三相负荷力求平衡,达到配电变压器三相负荷不平衡电流不超过配电变压器额定电流25%的要求。三相四线制供电更容易均匀分配三相负荷,使中性线电流不超过首端相线电流的15%,配电变压器、断路器、线路等设备每相都能发挥额定容量,提高设备的利用率。
3 减少配电设备故障,提高供电可靠性
三相配电设备,在使用中如果把L1相的负荷集中到L2相上,就会使L2相电流大大增加,可能超出配电变压器、线路、开关设备的额定值,就会造成断路器跳闸、熔断器熔丝熔断、电网停电或缺相运行事故,造成线路L2相导线发热加速氧化、接头处烧断等断线事故,或因该相导线发热而弧垂增大造成线路弧垂不一致,大风天气时易引起碰线事故。三相配电变压器因一相超负荷运行会使整个铁芯发热加快,油温快速升高易引起配电变压器喷油事故,甚至烧毁,使供电可靠性降低。对大负荷照明用户采用三相供电后,可以减少设备单相超负荷运行情况,从而大大减少配电设备故障,提高供电可靠性,维护供电企业的优质服务形象,对供电企业与用户之间的和谐关系有着深远意义。
但在对大负荷照明用户采用三相供电时也要注意一些安全事项,如中性线必须连接牢固可靠,且线芯截面积要和相线相同。由于三相四线制中性线断线后,会造成用户家用电器烧坏事故,因此在三相四线制供电线路安装时,不能在中性线上安装能独立断开中性线的设备或装置。