负荷不平衡配电变压器功率平衡及无功补偿探讨.docVIP

负荷不平衡配电变压器功率平衡及无功补偿探讨 　　摘要 配电变压器是电力网中直接面临用户的终端环节，用户用电的各种问题将直接反应在配电变压器上。所以解决好配电变压器的运行问题对电网和用户都具有十分重要的意义。 　　关键词 配电变压器；功率平衡；无功补偿 　　中图分类号TM4 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2011）34-0147-03 　　配电变压器是电力网中直接面临用户的终端环节，用户用电的各种问题将直接反应在配电变压器上。所以解决好配电变压器的运行问题对电网和用户都具有十分重要的意义。 　　我国的低压配电网主要采用三相四线制供电，由于低压配电网中存在着大量的如照明、电热器、空调等单相负荷，加之用电的季节性、时段性、随机性等诸多因素，使得三相四线制的中低压配电变压器经常处在三相不平衡的运行状态下，有时可能出现严重的不平衡状况。变压器的不平衡运行，使??网中产生负序电流和零序电流，这一方面增加了电网及配电变压器的损耗；另一方面可能对用户电器如电机等产生不利影响。严重的不平衡运行还降低了配电变压器的容量利用率，尤其在用电高峰季节，可能出现一方面是电力负荷高需求需要增加设备的供电能力，另一方面是配电变压器容量达不到充分利用的矛盾现象。配电变压器点多面广，数量特别庞大，所以解决好配电变压器的不平衡运行问题对电网节能、提高配电变压器容量利用率、减少电网投资将具有显著而重要的现实意义。 　　目前，对电网进行无功补偿，提高电网的功率因数越来越受到各级电网管理部门的重视。常规的无功补偿对电网的降损节能无疑起到了十分重要的作用，在提高配电变压器的容量利用率上也有一定的效果，但在平衡配电变压器的三相负荷上却鲜有效能。因此供电部门只能根据经验，在不同的用电季节和时段，用人工改线的方法定期来调整平衡负荷。这种方法只在一定程度和时段上对三相功率平衡起到一定作用，效果显然难尽人意，且费时费力。那么有没有一种更高效、精准的方法，将无功补偿和三相负荷平衡完美结合，既解决电网无功补偿又解决配电变压器的不平衡运行呢？答案是肯定的，本文就将针???这一问题进行一些分析探讨。 　　1 相间负荷传递的理论依据 　　在一个电路元件的两端加上交流电压，电路元件上就有交流电流流过，我们可以巧妙地利用电路元件的这一特性，在相间实现功率传递。下面就以电阻、电感和电容元件分别加以说明。 　　假如有一电压对称的三相正弦交流电路，相电压用相量表示分别为、和，相位角互差120°，呈正序排列。如果在相间分别跨接电阻、电感和电容，则在线电压的作用下，电阻、电感和电容上将分别有电流流过，电阻上的电流与线电压同相位，电感上的电流滞后线电压90°，而电容上的电流则超前线电压90°。流过这些电路元件上的电流分别沿相电压的纵轴和横轴分解，纵轴分量（即平行于相电压的量）为电流的有功分量，我们称之为P分量，记为；横轴分量（即垂直于相电压的量）为电流的无功分量，我们称之为Q分量，记为。相间跨接电阻、电感和电容的相量图如下： 　　由相量图可以看出： 　　1）当在任意两相间跨接电阻时，相当于在跨接两相各自的线电流上，分别叠加与线电压同相位的电流（电阻电流）。叠加的效果：一方面使跨接两相的有功负荷增加（因为电阻电流的纵轴分量与跨接相的相电压同相位），这其实就是跨接电阻消耗的有功；另一方面改变了跨接两相的无功功率分配，跨接电阻从滞后相吸收无功，向超前相注入无功，吸收和注入的量值相等，从而起到了在跨接两相间传递无功的效果。注意，无功的传递是有方向性的，即从滞后相向超前相传递(顺相序传递)。如果在三相间两两跨接阻值相等的电阻，则无功功率在三相间互相传递，而且相互间传递的量值相等，互相抵消，其等价效果是各相的无功功率不变。而每相的有功功率却始终是增加的，这是显而易见的，每相增加的有功就是一只电阻消耗的有功。 　　2）当在任意两相间跨接电感时，相当于在跨接两相各自的线电流上，分别叠加滞后于线电压90°的电流（电感电流）。叠加的效果一方面增加了跨接两相的无功负荷（因为电感电流横轴分量滞后相电压），这其实就是跨接电感所吸收的无功；另一方面改变了跨接两相的有功分配，即跨接电感使滞后相有功功率减小，使超前相的有功功率增加，减少和增加的量值完全相等，从而实现有功功率在跨接相之间的传递。应当注意，电感元件对有功功率的传递也是有方向性的，传递的方向是从滞后相向超前相（即顺相序传递）。如果在三相间两两跨接相同的电感，则有功功率在三相间互有传递，而且互相传递的功率相等，互相抵消，其等价效果是各相的有功功率不变，而无功需求增加，每相增加的无功实际上就是一只电感（或电抗）吸收的无功。 　　3）当在任意两相间跨接电容时，相当于在跨接两相各自的线电流上，分别叠加超前于线电压90°的电流（电容电流）。叠加的