计及三相不平衡的配电网损耗计算分析

文章编号：1009－2552（2019）04－0082－04DOI ：10.13274/ki.hdzj.2019.04.018

计及三相不平衡的配电网损耗计算分析

陶用伟，朱

勇，李泽群

（凯里供电局，贵州凯里556000）

摘

要：三相不平衡是配电网普遍存在的问题，针对三相不平衡下配电网损耗计算困难的现状，文中提出了一种计及配电网三相不平衡的改进等值电阻法，将该改进方法应用于配电网实例损耗计算，通过与传统配电网损耗计算方法的对比分析验证了该方法的有效性和准确性。为分析三相不平衡程度对配电网损耗的影响程度，对不同程度三相不平衡下的配电网损耗进行计算分析，获得了三相不平衡度与配电网损耗之间的规律。该方法可为三相不平衡下配电网损耗的分析及配电网的优化运行提供有效的参考和指导。关键词：配电网；损耗分析；三相不平衡；等值电阻法中图分类号：TM714.3文献标识码：A

Calculation and analysis of distribution network loss considering

three-phase unbalance

TAO Yong-wei ，ZHU Yong ，LI Ze-qun

（Kaili Bureau of Guizhou Power Grid Co．，Ltd．，Kaili 556000，Guizhou Province ，China ）

Abstract ：Three-phase unbalance is a common problem in the distribution network ，in view of the difficulty in calculation of distribution network loss in distribution network under three-phase unbalance ，an improved equivalent resistance method considering the three-phase unbalance of distribution network is presented in this paper．The improved method is applied to the calculation of actual loss in distribution network．The validity and accuracy of this method are verified by comparing with the traditional calculation method．To analyze the influence of three-phase unbalance on the loss of distribution network ，the loss of distribution network under different degree of three-phase unbalance is calculated and analyzed ，the regularity between three-phase unbalance degree and distribution network loss is obtained．The method in this paper can provide effective reference and guidance for the analysis of distribution network loss and optimization the operation under three-phase unbalance．

Key words ：distribution network ；loss analyzing ；three-phase unbalance ；equivalence resistance method

收稿日期：2018－10－25

作者简介：陶用伟（1973－），男，本科，高级工程师，研究方向为电

网调度运行、中压配电网以及电网无功电压技术等。

0引言

配电网损耗在电网损耗中占有很大比例

［1］

，三

相不平衡会增加配电网导线的损耗和配电变压器的

附加损耗［2］

，因此，计算配电网损耗大小时计及三

相不平衡的影响，对于配电网的优化经济运行具有

重要的意义。

为更好地掌握配电网的运行情况，需对配电网损耗进行相关的计算和分析。配电网损耗传统计算方法有潮流计算法［3］

、等值电阻法［4］

等，以上方法

均假设配电网三相平衡为前提，而配电网实际运行

往往存在着三相不平衡问题，文献［5］研究了配电网三相不平衡度的计算方法，文献［

6］研究了配电网三相不平衡下的补偿方法，文献［7］将均方根电流法应用于配电网损耗的计算，但仅考虑了三相不

平衡对导线的影响，而对配电变压器附加损耗只进

—

28—

行了定性的分析。

本文提出了同时考虑了三相不平衡对配电网导线和变压器损耗影响的改进等值电阻法，通过配电

网实例的损耗计算对本文方法的有效性和准确性进行了验证，并分析了三相不平衡度与配电网损耗之间的规律。

1

配电网损耗计算方法原理

1．1

等值电阻法原理

等值电阻法的基本思想为在配电网线路的始端

假设一个等效的等值线路电阻，

通过该等值电阻的总电流所产生的损耗与配电网线路各分支的分段电

流通过分段线路电阻产生的损耗总和相等［8］

。配电网损耗表达式如下所示：

ΔA =3∑N

n =1

I 2n

Ｒn t ˑ10

－3

（1）

式中，

I n 、Ｒn 分别表示配电网某支路n 的分段电流和分段电阻，N 表示配电网总支路数，t 表示该配电网运行的时间大小。

线路损耗用等值电阻产生的损耗来表示：ΔA =3I 2Ｒel t ˑ10－3

（2）结合式（1）和式（2）可得：

Ｒel =∑N

n =1

I n ()

I 2

Ｒn （3）

假设变压器负荷的功率因数和负荷系数均相

等，且变压器负荷与其本身额定容量成正比关系，则

可得等值电阻表达式为：

Ｒel =∑N n =1P 2n +Q 2

n

P 2

+Q

()2

Ｒn =∑N

n =1

A 2Pn +A 2

Qn

A 2P

+A 2

()

Q Ｒn （4）式中，

P n 、Q n 、P 、Q 分别表示支路n 的有功值、无功值和线路首端的有功、无功值，

A Pn 、A Qn 、A P 、A Q 分别表示配电网支路n 所输送的有功、无功电量和配电

网输送有功电量总值、无功电量总值。

变压器等值电阻可表达为：

Ｒet

=U 2

S 2∑M

m =1

ΔP km ˑ10－3

（5）

式中，

U 、S 分别表示配电网电压、容量；ΔP km 为第m 台配电变压器的短路损耗；M 为总台数。

配电网等值电阻可表示为：Ｒeq =Ｒel +Ｒet

（6）

配电网总损耗可表示为：

ΔA =（νK 2I 2pj

Ｒeq +

∑M

m =1

ΔP 0m ）t ˑ10－3

（7）

式中，

ν为配电网线路首端结构系数。1．2计及三相不平衡的等值电阻法原理

由于配电网单相负荷的存在及不同负荷之间差

异性，三相不平衡时配电网普遍存在问题［9］，传统等值电阻法在计算配电网损耗时是假设配电网三相

负荷平衡，这与配电网实际的负荷情况存在一定的差异性，也势必会影响配电网损耗计算的准确性，因此，在计算配电网损耗时需考虑配电网三相不平衡带来的影响。

配电网三相不平衡时会使系统产生不平衡电流，从而增加配电网变压器和线路的损耗，并造成供电质量降低

［10］

。对于三相四线制的配电网线路，ABC 三相的不平衡度可分别表示为：

λA =100%ˑ（I A －I P ）/I P λB =100%ˑ（I B －I P ）/I P λC =100%ˑ（I C －I P ）/I {

P

（8）

式中，I P =（I A +I B +I C ）/3表示三相电流有效值的平均值。

配电网三相不平衡会使配电变压器三相负载不平衡，造成配电变压器损耗增加、热点温度升高，还会降低变压器带负载能力、加快变压器的绝缘老化

速度及运行寿命的降低

［11］

。在三相不平衡状态下，配电变压器在运行时产生的总损耗与三相平衡

状态下的损耗会发生增大，增大的部分主要是指零

序损耗和附加铜耗，零序损耗是指在配电网三相不平衡时零序电流产生的漏磁通在配电变压器结构件上所产生的涡流损耗，附加铜耗是指配电网三相不平衡时增加的变压器绕组直流电阻损耗量［12］

。增加的损耗可表示为：

Δp T =p f '－p f （9）

p f =p 0+p k

（10）p 0=p h +p e +p se

（11）p k =Ｒ1+k 2Ｒ2

3k 2

（I A +I B +I C ）

2

（12）

式中，

p f 表示变压器运行时所产生的总损耗，p 0表示空载损耗，

p k 表示负载损耗，p h 表示磁滞损耗，p e 表示涡流损耗，p se 表示附加损耗，Ｒ1、

Ｒ2分别表示变压器一次和二次绕组的直流电阻。

当配电变压器带三相不平衡负载时，变压器一次绕组直流电阻损耗可表示为：

p k 1=

1k

2（I A 2+I B 2+I C 2

）Ｒ1（13）

变压器二次绕组负载损耗可表示为：

p k 2=（I A 2+I B 2+I C 2）Ｒ2

（14）

则三相不平衡时的变压器负载损耗可表示为：

p k '=p k 1+p k 2=Ｒ1

k

2+Ｒ()

2

（I A 2+I B 2+I C 2）（15）为计算变压器的零序损耗，引入零序电阻，

变压—

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