配电台区三相负荷不平衡自动调整装置

配电台区三相负荷不平衡自动调整装置

发表时间：2018-05-30T10:18:40.933Z 来源：《电力设备》2018年第1期作者：吴志伟朱晓锋孙俊邦崔巍赵晓天[导读] 摘要：在中、低压配电网系统中，存在大量单相、不对称、非线性、冲击性负荷，由于早期电网设计规划的不周，会出现大量单相负荷集中在一相或两相的情况，这些不均衡负荷会使配电系统产生三相不平衡，导致供电系统三相电压、电流的不平衡。（国网吉林省电力有限公司辽源供电公司吉林辽源 136200）摘要：在中、低压配电网系统中，存在大量单相、不对称、非线性、冲击性负荷，由于早期电网设计规划的不周，会出现大量单相负荷集中在一相或两相的情况，这些不均衡负荷会使配电系统产生三相不平衡，导致供电系统三相电压、电流的不平衡。关键词：低压电网；三相负荷不平衡；安全供电；降低线损 1导言

近十多年来，跟着电力电子技术的敏捷发展，电力系统中大功率电力电子设备日益增多，在进步了工业设备的功率和自动化水平的一起，也带来了电力系统的无功问题。因为理性负载的存在，电网中电流与电压发作相位差，然后发作无功功率，形成功率因数低下。在电网中，还存在别的一类问题三相不平衡。在中低压配电网中，三相负荷随机改变，三相负荷不平衡会引起旋转电机的附加发热和振动，危及其安全运转和正常出力，引起以负序重量为起动元件的多种保护发作误动作，这对电网安全运转是有严重威胁的。在中、低压配电网中，三相负荷因为是随机改变的，因而一般是不平衡的。三相负荷不平衡会导致供电点三相电压、电流的不平衡，进而添加线路损耗，一起会对接在供电点上的电动机运转发作晦气的影响。

2三相负荷不平衡的原因

（1）低压电网三相负载不平衡应增加损失，但已提出。但在改造前，由于（1）农村低压电网不属于电力公用部分的管道规划，设备线路差，线路损耗非常高，接近于电价上涨，线路损耗程度高，但没有降低损失压力。（2）农村照明单相负载很小，只有5 - 20%的总电力负荷、低电压整流的原因，更多的是感动的配电变压器负荷中心，低电压的变换电路，改善室内电路，三相负载不平衡等更不必要的元素，它是不可能的引起人们的关注。因此，实践是非常罕见的，不可能提出具体的方法来调整三相负载。（2）农业网络的转型是由于大型规划、繁重的任务和紧迫的时间，无法在各方面完成（如规划、调平三相负荷）；此外，重建资金是有限的。为了降低成本，建立了一定数量的单相线，特别是低压支线。在火灾焊接施工中，有一些相邻的门线，施工人员质量较低，不具备三相负载平衡的概念，或在施工过程中随机单相负荷，或为了不取380伏，单相负荷中心的两根电线。这在一定程度上加剧了三相不平衡。

（3）运行过程中，许多农村低压电路三相四线，但许多没有注意到三相负载均衡分布的单相，也不知道如何做到平衡，形成一定的相位或两相负荷过大。另外，有些地方只有单相变电站的负荷和三相四线线路的值，小的停止使用两相线，只使用单相两线供电，加剧了三相不平衡度。

3三相负荷不平衡的损害

3.1配电变压器的影响。

（1）三相负载不平衡将增加变压器损耗：

变压器的损耗包括无载损耗和负载损耗。在正常情况下，变压器的工作电压不变，即无载损耗为常数。负载损耗随变压器工作负荷的变化而变化，与负载电流的平方成正比。当三相负载不平衡时，变压器的负荷损失可以看作是三个单相变压器负载损耗的总和。根据数学定理，我们知道a、b和c3的个数大于等于0，所以a+b+c大于33的平方根。当a=b=c时，代数和a+b+c得到最小值：a+b+c = 33平方根ABC。因此，我们可以假设变压器的三相损耗是：Qa = Ia2R，Qb=Ib2R，Qc=Ic2R，Ia型，Ib和Ic是变压器的二次负载相电流，R是变压器的相电阻。变压器的损耗表达式为：

Qa+Qb+Qc大于33平方根[（Ia2R）（Ib2R）（Ic2R）] 由此可以看出，当Ia=Ib=Ic时，当Ia=Ib=Ic时，变压器的损耗最小。变压器损耗：

当变压器三相平衡运行时，即Ia=Ib=I。

当变压器处于最大不平衡状态时，即Ia=3I，Ib=Ic = 0，Qa=（3I）2R=9I2R=3（3I2R）；也就是说，最大的不平衡是平衡的三倍。

（2）三相负载不平衡可能导致燃烧变压器的严重后果：当上述不平衡过度时，重载电流过大（增加到3倍），超载，可能导致绕组和变压器油过热。绕组过热，绝缘老化加速；变压器油过热，导致石油降解，敏捷了变压器绝缘功能，减少变压器瞬态（每8℃温度上升，使用年限将减少一半），甚至烧绕组。（3）三相负载的不平衡运行将导致变压器零序电流过大，部分金属部件温度升高：根据变压器的三相不平衡负荷运行，零序电流一定会攻击，和内部的存在零序电流互感器，将攻击核心零序磁通，零序磁通在变压器油舱壁或其他金属组件在一个电路。但当配电变压器设计用于磁性元件、金属部件、磁滞和涡流损耗时，由于发热造成这些部件，变压器的温度异常升高，导致变压器的运行严重。

3.2对高压线路的影响。

（1）增加高压线路损耗：

低压侧三相负载平衡、6 ~ 10千伏高压侧也平衡，每个阶段的高压线路电流，它的功率损耗是：Δi2r P1 = 3 低压电网的不平衡三相负载不平衡将反映在高压侧。在最大不平衡状态下，高电压对应的相位为1.5i，而另外两个相位为0.75i，功率损耗为：

ΔP2 = 2（I）0.75 - 2 r +（I）1.5 - 2 r = 3.375 I2R = 1.125（3 I2R）；高压线路上的功率损耗增加了12.5%。

（2）增加高压线路跳闸频率，减少开关设备寿命：

我们知道高压线通过流动问题来占据适当的份额，原因是电流过大。低压电网三相不平衡负载可能造成高压一相电流过大，导致高压线路过流断电，导致停电，变电站的开关柜频繁跳闸，使用寿命缩短。

4三相负荷不平衡解决方案

针对现在配网三相负荷不平衡问题，现有解决方案如下：（1）需求加粗分支线单相线的线径，下降线路损耗，改进用电质量；（2）选用在支线处设备单相进步变压器或选用缩短供电半径的办法来解决问题；（3）直接对原有主变压器进行增容；（4）在变压器下端设备无功补偿箱或归纳配电箱；（5）人工投切法；（6）换相开关自动切换线路。

以上几个办法，第四，五种办法用得比较多，第六种是自动操控的新运用，这三种办法的坏处如下：人工手动投切法：电力人员对改造后的线路运转状况进行负荷查询剖析，经过走访记载配电变压器各类负载最大均匀负荷及发展趋势，对配电变压器负荷电流进行经常性跟踪测验，及时发现不平衡超支状况，反应负荷剖析成果的一起，进行相应调整。该办法操作简单，但调整时需断线、换相，费工费时，且对三相负荷的调整滞后、不精确，只能做到暂时性的三相平衡，实践效果并不抱负。

电容补偿法：电容补偿法是运用无功补偿原理，对三相四线制系统中存在的无功功率形成的三相负荷不平衡状况，经过调整系统的功率因数，到达进步电网电压的意图。该办法比较适用于台区变压器做无功补偿运用，不适用三相四线制系统中因单相负荷分配不平衡形成的负荷电流不平衡问题。再者，因为三相四线制系统接入电容负载，虽电容负载自身不发作电力谐波，但电容负载会使电力系统中存在的谐波扩大，假如电容负载和电力系统中的理性负载振动频率与系统固有频率附近，则会形成电力系统谐波无限扩大，导致停电事端的发作。

换相开关法：在负载用户处设备此设备，需求每个用户点都加装设备，作业量大；现大多选用载波办法长途操控投切动作，载波通信其时存在不稳定性；现有大部分换相开关存在短暂性供电间歇，有3-8秒或20毫秒停电间歇，对用户供电影响；若要完成杰出的全局操控，需求树立一套完整的操控系统，需树立一个开关切换后台办理系统，作业量大；设备分布点广且涣散，后期保护困难；因受实践台区地域性的约束，各个台区都不同，实践设备非常费事。

5小结

通过上述三相负荷不平衡自动调平装置的原理机制，以及实际工程应用的效果，PLAI治理三相不平衡面向的对象是电流且实时采集，使得无论负载分布如何、用电时间不一致，只要实时检测的三相电流因负载变化导致不平衡，PLAI都能快速动作平衡电流，大降低了线路损耗。这就解决了三相不平衡传统解决方法中的客观局限性。