低压配电系统的电气参数分析

李超平

摘要：低压配电系统的电气参数对电网运营有着积极意义，然而现行的低压配电网并没有电气参数的测试程序，而且一个供电营业区内低压配电网总量庞大，对设备、线路逐一试验的工作量超大，不具备可行性。文章旨在提出可行的电气参数估算方法，并为现实低压配电网运营提供参考。

关键词：低压配电系统；电气参数；运行分析；故障分析；电网运营；电力系统 文献标识码：A

中图分类号：TM727 文章编号：1009-2374（2016）32-0052-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.32.025

低压配电网是电力系统末端的一环，也是节能降耗、控制电压质量的重要环节。然而现行低压配电网的规划建设方式较为粗放，总体线损率偏高，负荷峰期电压合格率低，运营效率不高。

造成这种现象的主要原因是，台区建成投运前并没有完备的电气参数测试程序，运行单位对低压配电系统各元件的电气参数了解不足。工程立项缺乏数据支撑，低压配电网升级改造方案全靠经验，立项依据片面、不完善，立项目标难以达成。由于经验估算与运行实际差距大，往往让台区综合线损率高居不下，用电高峰时段用户的电压质量同样难以满足。另外，在故障分析和定位方面，缺失低压配电系统的电气参数，难以从其故障特征方便快捷地判断故障类型、寻找故障点，排障时间长成为损失供电量的重要原因，并且降低供电可靠性。掌握低压配系统的电气参数对低压配电网的投资建设、升级改造及运行维护均有积极意义，对低压配电网的运营效益起着关键作用。因没有简单快捷的测量方式以应付庞大的测试工作量，电气参数的获取只能通过物理模型进行估算。

1 系统模型分析

公用配变台区主要由10kV配变、0.4kV线路及0.4kV电缆三部分组成，电源、输送还有功率消耗共同组成了低压配系统。10kV配电变压器从中压配电网络取电，将10kV电能转换成电压等级更低的0.4kV电能供给台区低压用户，是低压配电网的电源。常用的10kV公用配电变压器采用Dy11接线方式，高压侧为三角型接线，低压侧则采用星型中性点接地的三相四线制TN系统方式供电，高低压侧相位相差30°。

配变电压器常用有Π型和Γ型两种等效电路，Π型等效电路采用两并联支路分别代表高低压各侧绕组励磁支路的有功及无功损耗，能够反映高低压绕组之间的电压损耗，具有较高的计算精度；而Γ型等效电路则是单支路等效整台变压器的励磁损耗，计算模型更简单且精度在可接受范围内，因而本文采用Γ型等效电路分析10kV配电变压器电气参数。由变压器短路试验可得：

电缆因比绝缘导线多了屏蔽层、铠装等，运行中的电缆分布电容应考虑到计算模型中，而且其中芯线的金属导体布置得更加紧凑，无法应用固定的分析方法计算电缆的电气参数，建议通过该型号电缆手册查出。

除各元件外，负荷也是低压配电系统的重要一环。在现实运行当中，三相负荷不能做到绝对平衡，三相四线制的低压系统当中，零线的作用可以使负载不平衡度低的三相线路大致维持电压对称，各相电压大致相等，为了方便计算可以转换成简单的负荷消耗模型，网络中各个负荷的位置即可在低压单线图上标注。根据各用户的用电容量、功率因数、利用系数等负荷数据，即可以确定网络的潮流分布。

2 运行分析

台区综合线损率和售电电压是低压配电网运营的两个重要指标。台区综合线损可分类为管理线损和理论线损，其中管理线损包括一、二次抄表误差、窃电等，有一定的随机性；而理论线损则由网络的拓扑关系决定，但目前依然依靠运行经验估算。售电电压取决于电源电压以及低压配电线路上产生的电压降落，通常单相合格范围在，而三相在。

低压配电网多为辐射式布局，可根据主线、支线以及负荷分布进行分段，结合各段线路上流过的符合电流，通过典型的功率损耗、电压降落计算公式，可以估算出台区理论线损、重要节点电压等。

3 故障分析

分析低压配电网的网络参数、潮流分布的意义不仅在正常运行状态下评估台区供电的经济效益和电能质量，在一定程度上还有助于低压配电网的故障分析。

经过多年的积累，主网的故障分析方法及继电保护判别逻辑早已非常成熟，然而在低压配电网领域则少有研究，而且低压配电网的运行情况与主网有较大区别，主网的分析方法不能完全套用。一方面由于零线（N）、保护地线（PE）的存在使得故障的种类更繁多；另一方面电压等级低也让故障的特征与正常运行的情况区别不明显，分析低压配电网的故障类型及寻找故障点显得尤为困难。

在主网输电线路中有A、B、C、G四种点位，光短路故障就有10种情况，而低压配电网若采用TNS配电方式，系统中还有N、PE两种电位，短路故障的种类则更加多，因而故障类型更加难以确定。

在高压输电网中，以单相接地为例，故障发生后往往会发生远高于正常运行的故障电流而触发继电保护装置跳闸切断故障。而在低压配电网中，配变低压侧采用型三相绕组星型接线、中性点直接接地，接地电阻要求在4Ω以内。试想，低压配电网发生单相接地，故障环（包括绕组、线路阻抗、接地过渡电阻和接地电阻）总阻抗较大，短路容量仅为几十千伏安，甚至比正常负荷容量更小，并不足以触发低压开关速断跳闸，系统仍带故障运行，而此时故障相可能已失压，严重影响该相的电能质量。

零线带电也是低压配电网中一种严重的故障，不但容易酿成人身触电事故，而且损害用电设备造成用户经济损失。正常情况下，三相负荷基本平衡，零线上所带电压仅为不平衡电流流过零线阻抗产生的微小电压，基本可以忽略，因此零线并不能对人身安全构成威胁。由于配变低压侧最靠近零接线柱的是A相，0.4kV敷设时也是A相与零线相邻敷设的，所以最易发生接零的也是A相导线。当发生A相接零时，情况则大不相同，故障点A相电压大幅降低而零线电压则大幅升高。故障环总阻抗包括A相绕组内阻、线路阻抗和接零的过渡阻抗（如绝缘弱化的导线绝缘层、绝缘层破损点之间的灰尘等产生的形成的电阻），而此时A相绕组的电动势仅为0.231kV，短路故障电流同样不足以引起低压开关跳闸（见图2和图3）。

4 结语

粗放式建设方式已经不适应现代低压配电网的发展，取而代之的是精确的电网规划。同时单凭经验的故障处理方法也不再适合现代电网的故障抢修，故障快速定位势在必行。一切变革的重心在于低压配电系统参数的掌握，上述估算方式既避免了繁复的电气参数测试，又能获得较具准确性的电气参数，对低压配电网运营有着积极的意义。

参考文献

[1] 何仰赞，温增银.电力系统分析[M].武汉：华中科技大学出版社，2002.

[2] 高佳宏.低压配电网管理系统的设计与实现[D].南京理工大学，2004.

[3] 马旭冰.低压配电网降损辅助决策系统的研究[D].郑州大学，2012.

（责任编辑：王 波）