低压配电网中三相负荷不平衡治理措施

低压配电网中三相负荷不平衡治理措施
摘要：低压电网三相负荷不平衡直接影响着用电安全，还会造成变压器损耗、
用户用电设备损坏和电能质量下降等问题，三相负荷不平衡对于电网稳定和安全
都带来了极大的危害。

本文主要探究低压配电网中三相负荷不平衡问题的主要原
因和造成的危害，提出解决该问题的主要措施，为解决三相负荷不平衡问题提供
技术支持。

关键词：三相负荷；不平衡；原因；解决措施
引文
电能是世界范围内使用最为广泛的清洁能源，随着我国经济的不断发展，社
会对于电能的需求量日益增加。

随着现代精密电子设备的普及和发展，对于电能
质量的要求越来越高，不再单单只是要求电压和频率两个指标。

电能的质量涉及
了供电电压偏差、频率偏差、三相电压不平衡、公共电网谐波和间谐波、电压波
动和闪变、电压暂将和短时间中断等指标。

其中三相负荷不平衡是电能质量的重
要指标，并且在我国的低压电网运行中，三相负荷不平衡问题长期存在。

本文主
要分析三相负荷不平衡问题，探究产生该问题的主要原因，并提出有效的解决方
案和措施。

1.三相负荷不平衡定义
三相负荷不平衡是指三相电压在幅值上不同或者相位差不是120o，不平衡度
是指电力系统中三相不平衡的程度，通常使用电压、电流负序基波分量或者零序
基波分量与正序基波分量的均方根的百分比表示。

三相负荷不平衡度与用户负荷
的关系为：
2.三相负荷不平衡产生原因及危害
电力系统是由发电、输电、变电、配电和用电组成的整体，电力系统在正常
运行的状态下，供电和用电的不平衡都会造成配电网中三相负荷的不平衡。

供电
环节发电、输电、变电和配电中，主要的电气设备是同步发电机、三相变压器和
输电线路，同步电机和三相变压器具有良好的对称性，不会造成三相负荷不平问题，输电线路中三相不对称是供电环节造成三相负荷不平衡的主要原因。

在低压配电网络中，用电环节中存在着大量的单相负荷，例如照明用电、家
用电器，随着家用电量的增加，虽然低压配电网中采用了三相四线形式供电，但
是由于未将单相负荷平均分配到三相上，造成了某一相或者是某两相负荷较大，
尤其在用电高峰期表现最为明显，这就造成了三相负荷不平衡问题。

三相负荷不平衡对于电器设备造成的危害众多，其可以归结为：
（1）线路和配电变压器的电能耗损。

三相四线制配电网络中，电流通过导线时，由于线路上阻抗的存在必然会产生电能损耗，损耗的同电流的平方呈正比。

如果三相负荷不平衡，中性线中即会有电流通过，这不仅造成了相线的损耗，还
造成了中性线的损耗，从而增加了电网线路的损耗。

此外，配电变压器是低压网
络中的重要设备，配电的功率损耗会随着三相负荷不平衡的增加而增加。

（2）低压配电网中运行设备的损害。

低压配电网中，由于三相负荷不平衡的三相负荷电压造成低压配电网变压器所输出的电流为不平衡的三相电流，在输出
三相不平衡的电流是，中性线内可能存在电流的流通，造成中性线中阻抗值减小，中性点出现电位位移。

在不平衡电压工况时运行，存在较大负荷的一相电压偏低，反之则高，导致了电压高的一相，用户设备电压过高，存在着一定的危险。

所以，在三相负荷不平衡状况下运行时，还会对用户设备合理有序运行构成危害。

（3）配变出力减少。

在配变设计时，其绕组在进行设计时，默认是用电三相负荷平衡的状态下，绕组基本一致，各相额定容量相等。

如果在三相负荷不平衡
的状态下工作，负载轻的一相就会有富余的余量，从而使得配变的出力减少，出
力减少的程度与三相负荷不平衡度直接相关，三相负荷不平衡度越大，则配变的
出力减少越多。

（4）配变产生零序电流。

配电在三相负荷不平衡的工况下，将会产生零序电流，电流随着三相负荷不平衡的程度发生变化，三相负荷不平衡度越大，产生的
零序电流也就越大。

运行的配变中存在零序电流，则铁芯中产生零序磁通。

零序
电流通过钢构件时，钢构件导磁率较低会产生磁滞和涡流损耗，造成配变中钢构
件局部温度升高，配电的绕组绝缘也会因为过热而加快老化，导致设备寿命降低，零序电流会导致配变损耗。

3三相负荷不平衡改善措施
通过对低压配电网中三相负荷不平衡的主要原因进行分析，采取具有针对性的解决措施：（1）在设计和规划配电网络时，尽量将符合平均分配，设计前，做好用户负载的前期调研，调研各类负载的特性，提高对于负载的预测能力，综合考虑电压等级、负载等级等，根
据平均分配的原则，将负荷平均分配到三相上。

（2）采用交叉换相的方法调整负荷，通过将三相不对称负荷重新分配到各相上，首先需
要定期检测配电网上的三相负荷情况，将不同时间段、不同节日的用电高峰时段做出科学的
预测，及时发现三相负荷不平衡的工况，将负荷合理转移到其他相上，尽可能做到三相平衡。

（3）增加三相平衡装置。

通过在配电中增加三相平衡装置，例如静止无功补偿器、静止
无功发生器等，可以处理配电网中不对称冲击负荷造成的三相电压不平衡问题。

此外，配电
网中三相负荷应该做定期的功能跟踪评价，参照负荷特性，做好配电网中负荷监测，对不平
衡的三相线路进行负荷转移和调整。

总结
低压配电网中主要是单相负荷，单相负荷的在低压配电网中的大量应用造成了低压配电
网中三相不平衡问题。

本文主要分析了低压配电中三相负荷不平衡产生的主要原因，以及由
此造成的主要危害，提出了解决该问题的方案和措施。

为了解决低压配电网中三相不平衡问题，不仅需要从技术角度处理，还需要做好运行管理工作，满足用户安全的电能需求。

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