低压配电网三相负荷不平衡分析及防控措施

低压配电网三相负荷不平衡分析及防控措施

发表时间：2019-01-16T11:23:19.643Z 来源：《电力设备》2018年第26期作者：王雅桐

[导读] 摘要：我国电力行业发展加快，用户对电力质量也随之增高，在经济比较发达的区域会因为不均匀的负荷分配和负荷性质不同，导致低压供电时系统负荷差异明显，这样所提供的电能质量不稳定。

（东北大学设计研究院有限公司）

摘要：我国电力行业发展加快，用户对电力质量也随之增高，在经济比较发达的区域会因为不均匀的负荷分配和负荷性质不同，导致低压供电时系统负荷差异明显，这样所提供的电能质量不稳定。近年来，社会各界都把研究供配电系统三相负荷不平衡设置为重点课题，希望能够解决供电质量不稳定的问题。文章首先对低压配电网三相负荷不平衡的成因及危害进行简要分析，在此基础上提出低压配电网三相负荷不平衡的防控措施。

关键词：低压配电网；三相负荷不平衡；防控

三相负荷不平衡会引发电压、电流不稳定，在供配电系统中出现负序电压、电流，直接让电路受损，供电质量变差。据相关研究表明，一般情况下三相负荷不平衡有百分之二到十的几率引发线路受损，三相负荷不平衡中接在轻负荷项的单相用户容易出现电压偏高，使电器使用寿命减少。为了保证用户使用电能的安全，让整个供配电系统的电路可以正常稳定运转，保持三相负荷平衡是基本条件。

1低压配电网三相负荷不平衡的成因

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。

2三相负荷不平衡的基本类型

在实际配网中，三相负载不对称可根据其表现特点大致分为三类：三相负载不平衡，且每一相负荷差大小比例在时间上变化不大。这一类主要为单相用电用户，导致不平衡的原因只是负荷在三相上分配不均。三相负载不平衡，但每一相负荷差大小比例在时间上变化大。这一类不平衡产生的原因主要是单项负荷波动大，且该波动在三相上是不同步的。某一时段三相负荷基本平衡，而另一时段不平衡程度相当严重。这类负荷的特点主要是三相用电和单相用电的比例随时间或季节的影响在变化，如一天中的白天和晚上，由于白天生产用电为三相使得三相负荷基本平衡，而晚上生活用电的单相负荷增大导致不平衡度增加。

3三相负荷不平衡的影响

高压线路常见的故障即为过流故障，引发过流故障的根本原因是电流过大。电流过大极可能是由于低压电网三相负荷不平衡引起的，进而引发高压线路过流跳闸，出现停电，而且供电系统的开关频繁跳闸也会减少使用时间。

一些供电网络是三相四线制，电流通过线路时，必然有阻抗消耗产生的电能，损耗的电能与通过的电流平方成正比。当有单相负载时，也容易引发三相负载不平衡，这样中性线通过电流，产生了中性线和相线损耗。

供电系统中的配电变压器是基本设备，是能够产生配电损耗的设备，如果其运行环境是三相负荷不平衡，会增大配电损耗。配变设计的绕组结构是根据负载平衡设计的，这样绕组性能一致，三相额定容量相等。但是当三相负载不平衡时，负载轻的一项就有富余容量，这样配变的出力降低，同时也会出现零序电流。三相负荷不平衡情况越大，零序电流也会越大，零序电流也加大了配变的损失和消耗。

三相负荷不平衡会导致电流不平衡，导致电动机温度上升，效率减小，能耗增大，输出亏损。三相负荷不平衡对使设备使用时间减少，设备各零件部件频繁更换，设备维修成本增大。

4调整三相负荷不平衡的传统方法

供电系统要完善关于三相负荷平衡的管理制度，并对此重视起来，这可以作为考核指标，根据考核的结果制定惩处措施，确定具体的奖励和处罚细节。对于能有效维持三相负荷平衡的工作人员以经济奖励，这样可以提高工作人员的积极性。对于运行时间长的电力系统进行改造，了解用户的用电情况，根据用户需求来做出调整，合理的分配负荷。不对称负荷分散供应，将造成不平衡度超标的连接减少，重新排列或者布置负载，这就让系统更加平衡。对三相负荷不平衡的管理重视不够，就会导致三相负荷不平衡的频繁发生，所以要重视监测。对不同的变压器使用不同的测量方式并且测量时段也要调整。三相电流和中性线要在高峰和低谷时段各测一次，变压器负荷越大，测量时间越短，以便及时发现负荷不平衡，当负荷不平衡大于百分之十时，要及时调整。

5低压三相负荷不平衡治理控制策略

5.1对中性线电流进行定期的测量

可以建立一个中性线电流的测量制度，对不同的电压器，测量的次数也不同。对于100kV A及其以下的变压器，每个月至少测量一次三相电流和中性线电流，而且测量时要选取在高峰负荷时段进行测量。对于100～200kV A的配电变压器，每个月至少测量两次三相电流和中性线电流，而且测量时要选取在高峰负荷和低谷负荷时段进行测量。对于500kV A以上的配电变压器，每个月至少测量三次，而且测量时要选取在高峰负荷、平段负荷、低谷负荷时段进行测量，测量时还要考虑季节性的特点，在旺季时可以增加一次测量。对测量结果进行准确的测量，如果发现其不平衡时，要及时进行调整。

5.2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。

5.3选择合理的中性线截面

之前，中性线截面的选择一般都偏小，这会造成不良的后果，是一种极不可取的方式。为了有效的降低中性线上电能的损耗，避免中