摘 要：隨著電網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，人們對于供電的需求不斷增加。單相配電系統(tǒng)由于采用單相變壓器，并且中壓線路深入負荷中心，它可以達到降低低壓網(wǎng)絡(luò)損耗、提高用戶側(cè)的供電質(zhì)量、降低網(wǎng)絡(luò)運行成本的目的。本文對單相配電系統(tǒng)的配電模式簡單分析，重點對單相配電模式的潮流分析方法展開研究，重點對節(jié)點指定法進行了分析，結(jié)合變壓器等值電路，并利用兩節(jié)點的節(jié)點指定法建立了單相兩線式配電變壓器潮流計算模型，利用三節(jié)點的節(jié)點指定法建立了單相三線式配電變壓器潮流計算模型，該潮流分析方法對單相配電模式在配電網(wǎng)改造奠定了理論基礎(chǔ)，具有實際應(yīng)用價值。

關(guān)鍵詞：單相配電系統(tǒng)；等值電路；節(jié)點指定法；潮流計算模型

單相供電方式采用單相變壓器，可以將10kV配電線路延伸至負荷中心，利用單相變壓器容量一般都比較小的特點，可以滿足“小容量、密布點、短半徑”的原則進行低壓配電變壓器布點，從而達到降低低壓網(wǎng)絡(luò)損耗、提高用戶側(cè)的供電質(zhì)量、降低網(wǎng)絡(luò)運行成本的目的[3]。配電網(wǎng)單相供電方式的這些優(yōu)點在負荷較為分散的城鄉(xiāng)、農(nóng)村地區(qū)更能凸顯。

任何一種供電方式在應(yīng)用之前都必須對其在電能質(zhì)量方面的改善效果進行驗證，而驗證的基礎(chǔ)就是對相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)進行潮流計算分析。為了驗證單相配電系統(tǒng)的在特定條件下應(yīng)用的優(yōu)越性，需要進行改造前三相配電網(wǎng)絡(luò)與改造后單相配電網(wǎng)絡(luò)的潮流對比分析。

1 單相配電模式

1.1單相配電模式的概念

所謂配電模式是指供電系統(tǒng)向特定的區(qū)域、特定的用戶供電所采用的供電形式、供電方法。單相供電模式是相對于三相供電模式而言的，與三相供電模式不同，單相供電模式采用單相變壓器向用戶供電，10kV中壓線路深入負荷中心，適用于以生活用電為主的居民小區(qū)或者單三相負荷界限分明的用電區(qū)域 [1]。

1.2 單相配電模式的作用

與三相變壓器相比，單相變壓器接入的用戶較少，能夠大幅度地提高供電可靠性。隨著配電網(wǎng)建設(shè)的不斷推進以及管理的日益規(guī)范，三相四線制供電方式的缺陷日益暴露，為了在配電網(wǎng)改造過程降低設(shè)備投資，減小設(shè)備功率損耗，提高企業(yè)的運營管理效益，單相供電系統(tǒng)越來越受到供電企業(yè)的重視。

蘇州電力公司率先在城鄉(xiāng)、農(nóng)村地區(qū)進行了單相供電系統(tǒng)的試點工作，截止到目前，蘇州地區(qū)已經(jīng)安裝了數(shù)千臺單相配電變壓器[2]。實際運行經(jīng)驗表明，采用單相配電變壓器后，該地區(qū)的線路損耗以及配電變壓器運行損耗大為降低，特別是無接縫卷鐵芯結(jié)構(gòu)的單相變壓器，其降損效果更加明顯。

2 單相配電模式的潮流分析方法

單相供電為一種新興的供電方式，所以目前還沒有專門的設(shè)計規(guī)范或者統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，通過對單相供電方式試點地區(qū)進行調(diào)查分析[3]。

2.1 潮流計算

2.1.1潮流計算

潮流計算是指在給定電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓撲、元件參數(shù)和發(fā)電、負荷參量條件下，計算有功功率、無功功率及電壓在電力網(wǎng)中的分布。潮流計算是根據(jù)給定的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、參數(shù)和發(fā)電機、負荷等元件的運行條件，確定電力系統(tǒng)各部分穩(wěn)態(tài)運行狀態(tài)參數(shù)的計算[4]。

2.1.2潮流模型

由于單相配電網(wǎng)絡(luò)采用單相變壓器進行供電，因此在進行單相配電網(wǎng)絡(luò)潮流分析之前，必須首先建立單相變壓器的潮流計算模型。單相變壓器的潮流計算模型可以借助節(jié)點間指定法而推導(dǎo)[5]。

2.2 節(jié)點間指定法

是指通過相應(yīng)的運算將任意節(jié)點的電壓、電流轉(zhuǎn)換成節(jié)點間電壓、電流的表示形式[6]。

圖1為一兩節(jié)點網(wǎng)絡(luò)，其中（i）、（j）為網(wǎng)絡(luò)中的兩個節(jié)點，I·i 、I·j分別為相應(yīng)節(jié)點的注入電流，i、j分別為相應(yīng)節(jié)點的節(jié)點電壓，I·ij為由節(jié)點（j）流向節(jié)點（i）的電流，I·′j為外部注入節(jié)點（j）的電流，ij為節(jié)點（i）、（j）之間的電壓。

電壓i、j與電壓ij、j之間關(guān)系的向量表示形式為

以上變換即為兩節(jié)點的節(jié)點間指定法，可以用于單相兩線式變壓器的潮流計算模型推導(dǎo)?？梢詫晒?jié)點的節(jié)點間指定法進行拓展，得到多節(jié)點形式的節(jié)點間指定法，其中三節(jié)點形式的節(jié)點間指定法是單相三線式變壓器潮流模型推導(dǎo)的基礎(chǔ)，因此下面繼續(xù)對三節(jié)點形式的電壓、電流變換關(guān)系進行分析[7]。

圖1為一三節(jié)點網(wǎng)絡(luò)，其中（i）、（j）、（k）為網(wǎng)絡(luò)中的三個節(jié)點，i 、j、k分別為相應(yīng)節(jié)點的注入電流，i、j、k分別為相應(yīng)節(jié)點的節(jié)點電壓，ij為由節(jié)點（j）流向節(jié)點（i）的電流，kj為由節(jié)點（j）流向節(jié)點（k）的電流，′j為外部注入節(jié)點（j）的電流，ij為節(jié)點（i）、（j）之間的電壓，kj為節(jié)點（k）、（j）之間的電壓。

3 單相變壓器潮流計算模型

通過單相兩線式變壓器潮流計算方法和單相三線式變壓器潮流計算方法來模型[8]。

3.1 單相兩線式變壓器潮流計算模型

城市居民區(qū)與農(nóng)村居民區(qū)在建筑特點、負荷密度等方面存在差異，因此對兩種居民區(qū)的低壓接入方式進行差異化設(shè)計。

城市單相兩線式變壓器的等值電路如圖2所示。

式中：Z1、Z2、Zm分別為單相變壓器高壓繞組阻抗、低壓繞組阻抗與自阻抗；R1、R2分別為高壓繞組電阻、低壓繞組電阻；ω為角頻率；L1、L2、M分別為單相變壓器高壓繞組自電感、低壓繞組自電感與高、低繞組互電感[9]。

單相兩線式變壓器高壓側(cè)、低壓側(cè)的電壓利用節(jié)點指定法進行電壓變換，即

3.2 單相三線式變壓器潮流計算模型

單相三線式變壓器等值電路如圖3所示。

等值電路中，由理想變壓器部分各參數(shù)分析之后，再根據(jù)單相兩線式變壓器的節(jié)點指定法推導(dǎo)，最后考慮單相三線式變壓器等值電路，得到理想變壓器的模型如圖4所示。

4 總結(jié)

本文對單相配電模式下的節(jié)點指定法進行了分析，并利用兩節(jié)點的節(jié)點指定法建立了單相兩線式配電變壓器潮流計算模型，利用三節(jié)點的節(jié)點指定法建立了單相三線式配電變壓器潮流計算模型。

對單相配電模式的潮流分析為后續(xù)驗證單相配電系統(tǒng)在配電網(wǎng)改造中的優(yōu)越性驗證奠定了理論基礎(chǔ)，通過潮流分析計算供電方案下相同節(jié)點處的節(jié)點電壓，通過對比分析和驗證，得到單相配電供電方案可以有效改善電能質(zhì)量的結(jié)論，利用對單相配電模式進行潮流分析的節(jié)點指定法能夠很好應(yīng)用在單相配電系統(tǒng)，對配電網(wǎng)的改造和升級提供了理論基礎(chǔ)和數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

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作者簡介：韓韜（1988），男，專業(yè)及研究方向：機電一體化。