配电网采用单相配电技术的节能效果分析

配电网采用单相配电技术的节能效果分析　张红旗・，李风鹤・，白成春ｚ，黄国强　，毛　辰　，舒晓丽。　（１．绥德县电力局，陕西绥德７１８００２；２．陕西电力科学研究院，陕西西安７１００５４；　３．安康供电局．陕西安康７１　１６００）　摘要：电力网电能损失率是电力企业的一项重要综合性技术经济指标，它反映了一个电力网的规划设计、生产　技术和运行管理水平。在配电网安全性和可靠性日渐成熟后，降低线损变成配电网的一项重要工作，而大部分线　路损耗是在１０　ｋＶ以下的配电线路上。在配电线路上采用单、三相变压器混合供电方式，以高压进户、缩短低压　线路、降低线损为目的，使配电线路线损有了较大幅度降低，提高了供电可靠率和电压合格率。　关键词：线路损耗；单相变压器；混合供电方式；电压合格率　中图分类号：ＴＭ４１１．１　文献标志码：Ａ　文章编号：１６７３—７５９８（２００８）０２—００５３—０３　１　国内外配电网现状概述　２单相变压器的优势及应用　如如　鲫单相、三相混合供电方案在国外已广泛采用，　２．１　单相变压器的优势　ｍ　ｍ瑚渤渤　０　０　０　０　０　０　０　其原则是单相供电用户采用单相变压器直接供到　新型单相变压器在节能方面有很多优势。单相　用户，最大限度地缩短低压线路的长度，需要用三　卷铁心变压器的空载损耗和负载损耗比三相变压　咖　伽锄咖伽渤　相供电的用户，用三相挂杆式变压器直接供电到　器和普通单相变压器都有所下降，性能比较见表１。　户。采用变压器的原则是小容量密布点，最大限度　表１　单相卷铁心变压器与国标　∞　啪ｍ　地缩小低压线路。由于采用了这个原则，且计量　ＧＢ／Ｔ　６４５１．．．．１９９９变压器主要性能比较　点离变压器很近，西方国家的配电公司线损率一　ｓ９型变压器Ｄ１４型变压器Ｄ１４型与ｓ９型之差　伽　∞　啪啪姗　般均在４％以下，远低于我国目前的线损率水平。　容量　空载　负载　空载　负载　空载　负载　几十年来，我国单一的低压配电方式存在很多弊　／（ｋＶ・Ａ）损耗，ｗ损耗，ｗ损耗，ｗ损耗／ｗ损耗／％损耗／％　－病，线路损耗大。据统计，我国目前的配电方式存在　７　０珈珈　踟３８．　０　２　．８７５　－４２．６１　低压（３８０／２２０　Ｖ）线路过长，配电变压器容量过大的　－４３．７５　问题。在发达国家，中、低压配电线路长度比大致为　－４３．６４　１：（０．９～１．Ｏ），配电线损率为２．８％一４．５％。我国城网中、　－４５．ｏｏ　－４６．９４　低压配电线路长度比是１：（１．１～１．２），农网中、低压配　－４７．３　电线路长度比超过１：１．５，中、低压配网线损率普遍　在６．０％～１０％之间，有些地区甚至超过１５％。１０　ｋＶ及　使用卷铁心变压器，可降低运行费用，单相卷　以下的配网损耗占配网全部线损的５０％以上，其中　铁心变压器在建设材料及施工费用等方面也可节　低压技术线损占很大比例。以日本为例，配电变压　约大量资金。　器平均容量为３４．８　ｋＶ・Ａ，我国为２８４　ｋＶ・Ａ。日本每　２．２单相变压器在单相配电技术中的应用　台配电变压器供应户数为８．５户，我国为２００户以上。　１０　ｋＶ单相变压器配电技术主要体现出４个基　日本每台变压器所供低压线路平均长度为９８　ｍ，我　本特征：１）由配电房（或开闭站）以１０　ｋＶ线路馈电　国在１　２００　ｍ以上。从配电网发展改造来看，美国、日　到居民楼（或商业）用户门宅处；２）采用单相变压器　本、加拿大等国家都广泛采用了单相供电技术。　挂杆。以低压线路（２２０　Ｖ）配电进户，尽量缩短进户　收稿日期：２００７～０９—２２　作者简介：张红旗（１９５７一），男，陕西绥德人，工程师，长期从事县域电网输配电生产管理工作。　∞　姗　猢　∞　弧　　枷　　技术交流与应用一　①ｏ了ｎｉｏ∞一ｍｘｃ了∞丁。　》　手　．ｎ　篱　鬻　隧　鞭褥　维普资讯 http://www.cqvip.com

线，接户线长度不超过２０　ｍ；３）合理选用单相变压　器容量，与居民楼（门宅）最大用电功率相匹配，形成　小容量密布点态势：４）电力计量表集中置于居民楼　楼道适宜地点的电表箱，一户一表。　另外．结合具体情况（如对于ｌ０　ｋｖ中性点不接　地系统）．单相配电变压器高压侧Ⅱ回线连结于ｌ０　ｋＶ配电网线电压上：低压侧可以有２种不同的连结　度可有效控制。工程实践表明，５年来，３　７００多台单　相变压器在运行中没有出现不安全或负荷过大不平　衡的问题。　３工程设计安装实例及运行效益　某市近年来改造了３个小区，使用单、三相混合　线路使高低压线路直接进入居民小区。由于高压采　用了绝缘导线，对绿化和安全并无影响。梅花新村是　方式：１）变压器高、低压侧各１个绕组，高、低压侧电　压比为１０　ｋＶ／０。２２　ｋＶ，低压侧绕组一端为火线，另　一端接地、接外壳（形成一点接地），称为单相二线　制；２）变压器高、低压侧各１个绕组，低压侧绕组中间　抽头并接地（接外壳），形成２个低压绕组，高、低侧电　压比为１０　ｋＶ／＿＋０．２２　ｋＶ，称为单相三线制。当单相变　压器总的输送功率相同时，采用单相三线制接线方　式可比单相二线制方式减少零线配电线长度。　２．３单相配电系统运行解析　单相变压器配电系统运行属新事物，因此经常　遇到安全性、适应性、负荷不平衡等问题，通过工程　实践，这些问题已经得到了较好的解决。　（１）安全性（接地问题）。原３８０／２２０　Ｖ三相四线　制配电系统发生零线断线时，常伴随火线电压骤升，　危害照明、家用电器。采用单相配电系统，基本不会　发生这类事件。但采用单相三线制配电时，务必要　认准火线与地线，用户侧地线要接地，二相火线（即　相线）不能联接。　（２）适应性。单相配电变压器容量选择应尽量　与用户群用电最大功率相匹配，既有余度，又不能过　大，以最大限度地满足供应而又减少损耗。在农村　推广时由于部分农户要使用三相农用电机，为了适　应他们的要求，是否采用三个单相变压器组合成三　相供电系统供电，或采用新型节能的卷铁心三相变　压器还有待讨论。在城乡结合部推广时，依靠单相　变本身的低损耗和单项配电带来的低线损，很好地　解决了在负荷高峰时由于低压线损大而造成的电压　过低的问题，用户家中的很多电器都得以正常使用，　广受好评。　（３）减少负荷不平衡对系统的影响。采用单相　供电，用户担心会引起１０　ｋＶ侧过大的负荷电流不平　衡，实际上是不会出现这种情况的。由于单相变压　器容量较小，容易调整每相负荷电流，因此可以根据　用电功率需求适当调整，减少不平衡。而且只要规　划时将负荷尽量均匀地分布在ＡＢ、ＢＣ、ＡＣ三相，基　本不存在三相负荷不平衡的问题。某供电公司３条　单相配电线路运行测量的结果也表明。三相不平衡　市区东北部的一个新建的居民区，共有２４幢住宅楼，　１　２１２户居民，已建有６台３１５　ｋＶ・Ａ变压器．低压供电　平均半径为２５０　ｍ，每台变压器负载约为２００　ｋＷ。近　年来，居民用电增长较大，造成低压线损大、末端电　压低，故市供电局决定对其进行改造。具体设计方案　为：拆除原有６台三相变压器，拆除原有低压线路　２．０　ｋｍ，原有的接户线、杆塔不动，拆除一相高压线；　单相变压器采用柱上悬挂式，６个分路分别接在不同　的相线，以尽可能保持三相负荷平衡，并使改造的工　作量达到最小　６台三相３１５　ｋＶ・Ａ配电变压器的总　容量为１　８９０　ｋＶ・Ａ，分别由４３台５０　ｋＶ・Ａ和ｌ３台３０　ｋＶ・Ａ共计２　５４０　ｋＶ・Ａ的单相变压器所代替，原则上　１台５０　ｋＶ・Ａ单相变压器供２４户居民。设计时每户居　民用电容量按３　ｋＶ・Ａ计算，考虑到居民用电同时率　后，平均每户同时用电功率取２～２．２　ｋＶ・Ａ。改造后经　计算，ｌ０　ｋＶ地区综合线损率从７．１３％下降为３．２８％，　变压器的改造费用在６～７年内可以全部收回。表２是　梅花新村改造前后线损分析比较。　表２梅花新村改造前后线损分析比较　ｋｗ．　ｊ　项目名称　焉嚣　４高压单相变压器配电技术的优点　实施高压单相变压器配电技术具有如下优点：　（１）中、低压配电网按照“小容量密布点”的配　电原则，采用单相变压器、三线制供电，能够有效地降　低低压线损，提高供电可靠性，保证供电电压质量。经　过单相变压器配电方式改造后的低压线损率（即接　维普资讯 http://www.cqvip.com 户线损）仅１％左右，１０　ｋＶ地区综合线损率从７．１３％　等经济技术指标来看是合理的、先进的。单相供电方　下降为３．２８％。工程改造费用５～６年即可从下降线损　式的初投资虽比三相四线制略大，但回收期可接受。　的效益中全部偿还。如为新建小区，其所增加的投　如果考虑电能的社会效益，则单相供电从长远来看　资１～２年即可全部偿还。　更具优势。　（２）采用单相变压器配电方式使供电可靠率进　一步提高。单相变压器所供用电户数大大小于大容　５　结语　量的三相变压器或箱式变压器，变压器倒电或故障　（计划）检修时对客户影响面小。通常，在高温季节，　采用单相变压器代替三相变压器，１０　ｋＶ电压直　低压侧开关的发热故障占总故障的５０％左右，由于　接进居民小区的供电方式是现代配电网良好的配电　单相变压器容量较小，故不会发生高温季节低压侧　模式，可在国家相关部门和电网公司的支持下在更　过热的情况。低压线路部分故障较多（低压线路较　大范围推广应用。在推广应用过程中，应积累单相配　低，易造成乱接乱拉线、窃电等情况），而单相变压器　电技术经验，扩大适应性，提高效益。具体采用时，居　取消了低压线路，高压线路采用绝缘（或部分绝缘）　民类单相用电户尽量采用单相变压器配电，三相用　导线，变压器上做到了全绝缘封闭，大大减少了故障　电户可采用单相变压器组合挂杆式三相变压器配　的概率。从变压器本身结构而言，卷铁心单相变压　电。对季节性强的农业负荷，则采用母子变的型式，　器比叠片式三相变压器的可靠性高，相对地减少了　即在用动力的季节使用三相变压器，在农闲无动力　变压器本身的故障概率。　负荷季节停用三相变压器，改为小容量的单相变压　（３）提高了电压合格率。在农村未经农网改造　器，以减少空载损耗。此外，要重视原有配网改造，延　以前最大压降达３５％，梅花新村经改造采用单相变　长原有三相高压线路，在低压末端增加单相变压器，　压器供电方式后，电压降基本上在７％之内。解决了　分割利用低压线路，最大限度地节约费用；还要扩大　用户端电压低的问题，用户的家用电器都可正常使　单相变压器品种。研发预制式小型、单相箱三相组合　用。提升了用户满意度。　变压器和干式单相箱变压器，扩大在新建电缆小区　（４）其他优点。消除了谐波，从而消除了谐波带　等场合的应用。建议研发与单相配电相应的用电产　来的一连串影响：避免窃电，电力设施安全：减少噪　品，如大容量单相电动机、双芯高压电缆、集束导线　声、改善环境；空载电流也下降了７０％，从而降低了　等．并研究１０　ｋＶ中压配电系统中性点接地方式，促　对上一级电网的无功需求。　进单相配电技术的广泛应用。　综上所述，单相供电从节约能源、保证电压质量　（责任编辑张健）　器　Ａｎａｌｙｓｉｓ　０ｆ　Ｅｎｅｒｇｙ　Ｓａｖｉｎｇ　Ｅｆｆｅｃｔ　０ｆ　Ｓｉｎｇｌｅ－ｐｈａｓｅ　Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｉｎ　Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　Ｎｅｔｗｏｒｋ　ＺＨＡＮＧ　Ｈｏｎｇ—ｑｉ　，ＬＩ　Ｆｅｎｇ—ｈｅ　，ＢＡＩ　Ｃｈｅｎｇ—ｃｈｕｎ　，　ＨＵＡＮＧ　Ｇｕｏ—ｑｉａｎｇ　，ＭＡＯ　Ｃｈｅｎ　，ＳＨＵ　Ｘｉａｏ—ｌｉ　（１．Ｓｕｉｄｅ　Ｃｏｕｎｔｙ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｐｏｗｅｒ　Ｂｕｒｅａｕ，Ｓｕｉｄｅ　７　１　８００２，Ｃｈｉｎａ；２．Ｓｈａａｎｘｉ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｐｏｗｅｒ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，　Ｘｉ’ａｎ　７１００５４，Ｃｈｉｎａ；３．Ａｎｋａｎｇ　Ｐｏｗｅｒ　Ｓｕｐｐｌｙ　Ｂｕｒｅａｕ，Ａｎｋａｎｇ　７１　１６００，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｌｉｎｅ　ｌｏｓｓ　ｒａｔｅ　ｉｓ　ａｎ　ｉｍｐｏｒｔａｎｔ　ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ　ｅｃｏｎｏｍｉｃａｌ　ａｎｄ　ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　ｉｎｄｅｘ　ｏｆ　ｅｌｅｃｔｒｉｃ　ｐｏｗｅｒ　ｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅ．Ｉｔ　ｒｅｐｒｅｓｅｎｔｓ　ｔｈｅ　ｌｅｖｅｌ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｐｌａｎ　ａｎｄ　ｄｅｓｉｇｎ，ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ａｓ　ｗｅｌｌ　ａｓ　ｔｈｅ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ　ｏｆ　ａ　ｅｌｅｃｔｒｉｃ　ｐｏｗｅｒ　ｎｅｔｗｏｒｋ．Ａｆｔｅｒ　ｔｈｅ　ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ　ａｎｄ　ｓｅｃｕｒｉｔｙ　ｏｆ　ｄｉｓｔｉｒｂｕｔｉｏｎ　ｎｅｔｗｏｒｋ　ａｒｅ　ｒｉｐｅ　ｄａｙ　ｂｙ　ｄａｙ，　ｉｔ　ｂｅｃｏｍｅｓ　ａｎ　ｉｍｐｏｒｔａｎｔ　ｗｏｒｋ　ｔｏ　ｒｅｄｕｃｅ　ｔｈｅ　ｌｉｎｅ　ｌｏｓｓ　ｆｏｒ　ｄｉｓｔｉｒｂｕｔｉｏｎ　ｎｅｔｗｏｒｋ．Ｔｈｅ　ｌｉｎｅ　ｌｏｓｓ　ｏｆ　１０　ｋＶ　ａｎｄ　ｂｅｌｏｗ　ｄｉｓｔｉｒｂｕｔｉｏｎ　ｎｅｔｗｏｒｋｓ　ｉｓ　ｔｈｅ　ｍａｊｏｒ　ｐａｒｔ　ｏｆ　ｔｏｔａｌ　ｌｉｎｅ　ｌｏｓｓ．Ｔａｋｉｎｇ　ｓｈｏｒｔｅｎ　ｌｏｗ　ｖｏｌｔａｇｅ　ｌｉｎｅ　ｗｉｔｈ　ｈｉｇｈ　ｖｏｌｔａｇｅ　ｉｎｔｏ　ｕｓｅｒｓ　ｔｏ　ｒｅｄｕｃｅ　ｌｉｎｅ　ｌｏｓｓ　ａｓ　ｔｈｅ　ｐｕｒｐｏｓｅ，ｔｈｅ　ｓｉｎｇｌｅ－ｐｈａｓｅ　ａｎｄ　ｔｈｒｅｅ—ｐｈａｓｅ　ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ　ｃｏｍｂｉｎｅｄ　ｐｏｗｅｒ　ｓｕｐｐｌｙ　ｗａｙ　ｉｓ　ａｄｏｐｔｅｄ　ｔｏ　ｒｅｄｕｃｅ　ｔｈｅ　ｌｉｎｅ　ｌｏｓｓ　ｌａｒｇｅｌｙ，ｉｍｐｒｏｖｅ　ｔｈｅ　ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ　ｏｆ　ｐｏｗｅｒ　ｓｕｐｐｌｙ　ａｎｄ　ｖｏｌｔａｇｅ　ｅｌｉｇｉｂｉｌｉｔｙ　ｒａｔｅ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｌｉｎｅ　ｌｏｓｓ；ｓｉｎｇｌｅ　ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ；ｃｏｍｂｉｎｅｄ　ｐｏｗｅｒ　ｓｕｐｐｌｙ　ｗａｙ；ｖｏｌｔａｇｅ　ｅｌｉｇｉｂｉｌｉｔｙ　ｒａｔｅ