低压配电网三项负荷不平衡分析与防控措施

低压配电网三项负荷不平衡分析与防控措施

发表时间：2018-08-13T14:27:00.653Z 来源：《基层建设》2018年第19期作者：高艺卓赵雪云[导读] 摘要：在低压配电网中，三相电路的负载是处于不断变化的，特别是在农村电网中，由于农村用户的用电时间差异很大，单相负载较多，造成不平衡的情况尤为突出，给变压器的运行带来很大的负担，情况严重时将会直接烧毁变压器，降低了电网系统的安全性和可靠性。

国网营口供电公司盖州供电分公司辽宁省营口市 115000 摘要：在低压配电网中，三相电路的负载是处于不断变化的，特别是在农村电网中，由于农村用户的用电时间差异很大，单相负载较多，造成不平衡的情况尤为突出，给变压器的运行带来很大的负担，情况严重时将会直接烧毁变压器，降低了电网系统的安全性和可靠性。当配网系统长期处于不平衡状态时，许多供电设备以及用电设备的安全运行将会大打折扣，供电企业的经济效益亏损，用户的生命财产安全在一定程度上受到威胁。本文主要针对低压配电网三项负荷不平衡分析与防控措施进行简要分析。

关键词：低压配电网；三项负荷；不平衡；防控措施 1装置系统设计

装置的基本原理是先检测三相的负载电流，再将带载多的某相电流补偿到带载少的那一相，达到三相平衡。具体是通过外部电流互感器CT，实时检测负载电流，并通过DSP计算，来分析负载中的三相不平衡程度，然后根据设置值来控制PWM信号发生器发出控制信号给内部IGBT，使逆变器产生满足要求的无功补偿电流，最终达到补偿三相不平衡的目的。主电路采用的是T型三电平拓扑，该拓扑由三个同样的单相T型IGBT模块组成，A，B，C三相分别有一套T型IGBT模块，该主电路拓扑图如图1：由于A，B，C三相的IGBT模块完全一样，其工作方式完全一致，仅仅是相差120度，其中单相T型IGBT模块的工作状态可有图2分析出。通过DSP控制IGBT的关断来使装置工作在整流或逆变状态。单相T字型IGBT模块单相拓扑如图2所示。

图1 系统主电路拓扑图

图2 单相T型三电平主电路拓扑图

2低压配电网三相负荷不平衡的成因及危害分析 2.1形成原因

由于受到一些原因的影响，如低压配电线路布局不合理、管理维护不到位、三相动力用户负荷性质不同等等，从而导致配电台区三相负荷不平衡。对三相负荷进行分配的过程中，因未对用户的单体负荷容量加以了解，只是从用户的实际户数进行初步分配，虽然从表面上，这种分配方式达到了平均性的要求，但事实上却存在较大的偏差，很容易引起三相负荷不平衡的情况；在单相供电模式下，线路的长度不断增加，单相负荷也随之提升，由此也会造成三相负荷不平衡；对于一些用户比较少的台区，有的用户常常会使用功率较大的电器设备，如空调、电磁炉等等，这样容易使原本处于基本平衡的三相负荷被打破；新增用户时，没有充分考虑三相负荷不平衡这一因素，随意将用户接入到配电台区中，致使三相负荷不平衡。

2.2潜在危害

三相负荷不平衡具有动态变化大的特点，并且在直观上很难发现，故此它的存在对于整个低压配电网而言，有着潜在的危害，如会导致配电线路上的损耗增加；会引起变压器油质劣化、绕组过热、变压器的绝缘性能降低、造成高压线路过流跳闸；当三相负荷不平衡时，会产生出零序电压，从而使配变供电中性点漂移，形成一相电压过低、另一相电压过高的情况。 3低压配电网三相负荷不平衡的防控措施 3.1三相调平

三相调平是解决低压配电网三相负荷不平衡较为有效的途径之一，在对三相进行调平的过程中，存在一个难点问题，即如何以用户实际用电量对分相进行调整，从而实现三相之间用电量的相对一致。在对算法进行设计的过程中，需要着重考虑的问题是如何根据用电量对三相待调相的用户用电接入数据进行组合排序，并建立与之相关的数据模型，对用电量偏高和偏低的用户进行重组调相，从而使调整后分相间用电量的均值到达总体用电平均值水平。

3.1.1算法的设计

本文所提出的算法运用了排序分组的数学方法，对配电线路中所有用户的用电量数据进行建模。按照数量对所有用户的用电量数据进行定义，即n个，并从中任意取待分析的用户用电元素，定义为m（m≤n），同时将用电元素排成一列，然后对待分析用户电量的排列数进行确定，可用A（n，m）表示，并按照用户的用电量大小，采用降序的方式进行排列。根据排序结果，结合三相的口径对它们进行分组，从n中任意取m个元素合并成一个组，m的取值为3，调整之后的三相总用电量分别为A相=A1+A2+A3+…AN；B相=B1+B2+B3+…BN；C相=C1+C2+C3+…CN。

3.1.2数据模拟

基于上文设计的算法，进行数据模拟，本次测试选取河池配电台区内的114户用户，用电量的统计区间为某年的1月-10月，总用电量为12772.164千瓦时。在进行三相调平前，三相不平衡度为73.83%，通过算法分析，并按照分析结果对三相进行调整，可使不平衡度降低至14.06%，基本与设计初衷相符。

3.2无功补偿装置

在配电网中，无功补偿装置最为突出的作用是能够降低设备和线路损耗，从而提升供电效率和质量，通过对补偿装置的合理选择，可以使配电系统的损耗得到有效降低。同时，无功补偿装置可以使负荷不平衡引起的系统不平衡问题得到缓解，尤其是能够改善零序电流，从而提高三项不平衡度，降低配变损耗。虽然这种方法可以解决低压配电网的三相负荷不平衡问题，但是由于补偿装置的体积较大，加之安装与运维成本较高，所以该方法的经济性偏低，如果想要大范围推广使用，除了要缩小补偿装置的体积之外，还应当采取相应的措施降低安装和运维费用。

3.3相序自动转换器

可以通过若干个集表箱组成一个三相电源相序自动转换器，其具有如下功能：对低电压和高电压进行保护；零线断开保护；断电自动断开；缺相、断相保护；相序接反自动转换等。

3.4人工换相

通过人工对三相负荷不平衡进行控制是较为传统的方法，如果配电台区长期处于三相负荷不平衡的状态，可以采用的人工换相的方法进行解决处理。从经济性的角度上讲，这种方法主要依赖于人工，相关费用较低，但在进行换相前，需要对三相负荷不平衡的原因进行精密的数据分析，获取用户的负荷曲线，根据计算结果，确定最佳的换相方案。同时，应用该方法时，要求换相操作人员应具备过硬的专业技术和丰富的经验。

4结束语

综上所述，电能质量问题直接影响到现在人们的生活水平状态，特别是在农村低压电网中，这一问题尤为严重，本文研制的三相不平衡装置针对性地解决这一问题，从实验数据可以明显看出，在电网中投入该装置后，电网中的不平衡度控制在了5%以内，同时该装置具有高效性，对电网本身没有带来负担。

参考文献

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