三相不平衡对10kV配电网附加损耗影响的量化分析

摘要

电力行业是我国能源消耗的主要行业，随着化石能源的日益枯竭和人类生存环境的不断恶化，开展电力系统的有效降损工作有着重要意义。伴随着低压配电网中电力电子、逆变器等设备的大量接入以及负荷类型、社会用电量的急剧增加，造成配电网侧的单相负荷、非线性负荷和冲击性负荷的占比明显增大，因此配电网中电能质量问题，尤其是三相不平衡问题愈发严重。因此进行由三相不平衡因素造成的理论线损的分析和研究对量化三相不平衡的影响以及有效实施降损等工作至关重要。据此，本文的主要研究内容如下： 本文首先通过对配电网损耗的影响因素分析，提出了系统在静态因素和动态因素下影响配电网损耗增加的指标，且总结了当前配电网常用的损耗计算方法，并指出传统配电网的损耗计算并未考虑三相不平衡因素的影响。接着，本文通过对三相不平衡的产生及概念总结，分析了三相不平衡对配电网损耗的影响机理，并通过引入三相不平衡度的概念，在综合分析三相幅值和相角不平衡的情况下，在分析三相不平衡对主要配电设备附加损耗影响基础上，提出了三相不平衡对10kV配电网附加损耗影响的评估模型。且在某实际试点运行数据基础上，对各三相不平衡度与10kV配电线路、10/0.4kV配电变压器以及10kV配电线路之间的关系进行了量化分析，并在此基础上利用等值电阻法对各三相不平衡度与10kV配电网附加损耗之间的关系进行了量化分析。最后以PSCAD仿真软件为平台，在保证设备数据完全相同情况下，同时搭建了三相平衡与三相不平衡两套系统，通过对几种典型不平衡情况的运行数据和仿真结果分析对比，验证了所提出的三相不平衡对10kV配电网附加损耗影响的量化关系的准确性。在此基础上，拓展建模分析了三相负荷在接入位置不同以及接入相序不同时分别对10kV配电网附加损耗的影响。 根据量化分析结果及仿真结果可得出：相较于10kV线路侧附加损耗率随不平衡度呈平方增长趋势，附加损耗率在0.4kV线路侧的增速最快，除需考虑负序不平衡度还需计及零序不平衡度与线路阻抗。通过拓展建模分析可知，不平衡负荷接入的变压器容量越小则引起的附加损耗率越大；假设馈线首端不平衡度相同，当不平衡负荷接入相不同时，不平衡附加损耗系数也不同。

目录

声明

1 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文主要工作

2 配电网损耗的影响因素与计算方法

2.1 配电网损耗分析基础

2.1.1 配电网损耗的产生因素

2.1.2 配电网损耗的影响因素

2.2 传统配电网损耗的计算方法

2.2.1 均方根电流法

2.2.2 平均电流法

2.2.3 等值电阻法

2.2.4 最大负荷损失小时法

2.3 主要存在问题分析

2.4 本章小结

3 计及三相不平衡的配电网附加损耗影响的量化分析

3.1 三相不平衡的产生及影响

3.1.1 三相平衡与三相不平衡的概念

3.1.2 三相不平衡度的计算方法

3.1.3 三相不平衡相关的国家标准

3.1.4 三相不平衡造成的危害

3.2 计及三相不平衡的10kV配电网附加损耗影响的评估模型

3.2.1 三相不平衡对10kV线路附加损耗影响的评估模型

3.2.2 三相不平衡对配电变压器附加损耗影响的评估模型

3.2.3 三相不平衡对0.4kV线路附加损耗影响的评估模型

3.2.4 三相不平衡对10kV配电网附加损耗影响的评估模型

3.3 计及三相不平衡的10kV配电网附加损耗影响的量化计算

3.3.1 三相不平衡对10kV配电网损耗影响分析试点的实施方案

3.3.2 三相不平衡对10kV线路附加损耗影响的量化计算

3.3.3 三相不平衡对配电变压器附加损耗影响的量化计算

3.3.4 三相不平衡对0.4kV线路附加损耗影响的量化计算

3.3.5 三相不平衡对10kV配电网附加损耗影响的量化计算

3.4 本章小结

4 计及三相不平衡的配电网附加损耗影响的仿真分析

4.1 三相不平衡引起的配电网附加损耗影响的仿真分析

4.1.1 三相不平衡对10kV线路附加损耗影响的仿真分析

4.1.2 三相不平衡对配电变压器附加损耗影响的仿真分析

4.1.3 三相不平衡对0.4kV线路附加损耗影响的仿真分析

4.1.4 三相不平衡对10kV配电网附加损耗影响的仿真分析

4.2 三相不平衡引起的配电网附加损耗影响的算例分析

4.2.1 不平衡负荷在接入相不同时对配电网损耗的影响

4.2.2 不平衡负荷在接入位置不同时对配电网损耗的影响

4.3 本章小结

5 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

个人简历、在校期间发表的学术论文及研究成果

致谢