淺談市區(qū)低壓三相負(fù)荷不平衡的原因及解決措施

林曉明

廣東電網(wǎng)公司揭陽(yáng)供電局，廣東 揭陽(yáng) 522000

淺談市區(qū)低壓三相負(fù)荷不平衡的原因及解決措施

林曉明

廣東電網(wǎng)公司揭陽(yáng)供電局，廣東 揭陽(yáng) 522000

隨著市區(qū)工業(yè)用戶逐漸撤離，低壓三相負(fù)荷供電用戶越來(lái)越少，單相負(fù)荷已經(jīng)在市區(qū)低壓配電網(wǎng)中占有相當(dāng)大的比例,由于單相負(fù)荷投入的不同時(shí)性以及在低壓電網(wǎng)建設(shè)改造和運(yùn)行維護(hù)的不到位,導(dǎo)致了低壓配電網(wǎng)三相負(fù)荷分配不平衡，由此對(duì)低壓配電網(wǎng)的運(yùn)行造成了一定的影響。本文作者結(jié)合自己多年在市區(qū)從事配電運(yùn)行管理的工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)此進(jìn)行了原因分析并提出一些切實(shí)可行的解決措施。

市區(qū)配電網(wǎng)；三相負(fù)荷不平衡；危害；解決措施

當(dāng)前市區(qū)配電網(wǎng)中大部分配電變壓器均采用三相變壓器，變壓器出口三相負(fù)荷理論上應(yīng)該達(dá)到對(duì)稱，但是在低壓配電網(wǎng)中存在大量的單相負(fù)荷，特別是市區(qū)經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展，市民生活較充裕，高功率家用電器快速增加，同時(shí)由于單相負(fù)荷分布的不均衡和投入的時(shí)間不同時(shí)性，使得三相負(fù)荷不平衡成為低壓電網(wǎng)運(yùn)行維護(hù)中一個(gè)比較突出的問(wèn)題，作者首先分析了市區(qū)配電網(wǎng)三相分布不平衡的原因，闡述了三相負(fù)荷不平衡帶來(lái)的危害，然后就此提出一些切實(shí)可行的解決措施。

1、三相負(fù)荷不平衡的原因

市區(qū)低壓配電網(wǎng)三相負(fù)荷不平衡主要有以下幾個(gè)原因:

⑴、市區(qū)居民照明燈具及家用電器迅速增加，家庭用電量不斷提高，而家庭用電主要以單相負(fù)荷為主。盡管低壓配電網(wǎng)大多了采用三相四線供電方式，但由于運(yùn)行管理中沒(méi)有把單相負(fù)荷均衡的分配到三相上，造成某相或某兩相負(fù)荷過(guò)多，特別是在夏天用電高峰期，問(wèn)題非常突出。

⑵、近幾年來(lái)盡管配網(wǎng)改造力度較以前有很大提高，但大多都把重點(diǎn)放在10kV網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的完善及提高線路的環(huán)網(wǎng)率上，忽略了部分老城區(qū)的低壓線路改造，因此老城區(qū)低壓線路仍存在主干線供電方式為三相四線，分支線供電方式為單相供電的模式，造成低壓三相負(fù)荷分布不平衡。

⑶、低壓線路與低壓表計(jì)改造不同步。由于低壓線路與低壓表計(jì)分別屬于配電部與營(yíng)業(yè)部?jī)蓚€(gè)不同的部門(mén)進(jìn)行運(yùn)行管理，因此在進(jìn)行低壓電網(wǎng)改造時(shí)，經(jīng)常會(huì)發(fā)生低壓線路改造與低壓表計(jì)改造工程無(wú)法同步，出現(xiàn)了低壓線路改為三相四線供電，而低壓表計(jì)仍為老式的單相供電模式；或者低壓表計(jì)已改造為三相供電的款式，而低壓線路仍為單相供電模式，導(dǎo)致了工程改造后沒(méi)能馬上起到改善作用。

2、三相負(fù)荷不平衡的危害

低壓三相負(fù)荷不平衡的主要危害有:

⑴、增加配電設(shè)備的電能損耗:①增加配電變壓器的損耗。配電變壓器是低壓電網(wǎng)的供電主設(shè)備，它的損耗包括空載損耗和負(fù)荷損耗，正常情況下變壓器運(yùn)行電壓基本不變，即空載損耗是一個(gè)恒量，而負(fù)荷損耗則隨變壓器運(yùn)行負(fù)荷的變化而變化。當(dāng)其在三相負(fù)載不平衡工況下運(yùn)行時(shí)，將會(huì)造成配變負(fù)荷損耗的增加，且不平衡度越大，配變的損耗就越大。②增加高壓線路的損耗。低壓側(cè)三相負(fù)荷平衡時(shí)，10k V高壓側(cè)也平衡，設(shè)高壓線路每相的電流為I，其功率損耗為:ΔP1=3I2R。低壓電網(wǎng)三相負(fù)荷不平衡將反映到高壓側(cè)，在最大不平衡時(shí)，高壓對(duì)應(yīng)相為1.5I，另外兩相都為0.75 I，功率損耗為:ΔP2=2（0.75I）2R＋（1.5I）2R=3.375I2R =1.125（3I2R），即高壓線路上電能損耗增加12.5%。③增加低壓線路的損耗。在三相四線制供電網(wǎng)絡(luò)中，電流通過(guò)線路導(dǎo)線時(shí)，因存在阻抗必將產(chǎn)生電能損耗，其損耗與通過(guò)電流的平方成正比。當(dāng)三相負(fù)載不平衡運(yùn)行時(shí)，中性線即有電流通過(guò)。這樣不但相線有損耗，而且中性線也產(chǎn)生損耗，從而增加了電網(wǎng)線路的損耗。

⑵、降低配電設(shè)備健康運(yùn)行水平:①降低配變使用壽命。配變?cè)谌嘭?fù)載不平衡工況下運(yùn)行，中性線將有電流流過(guò)。當(dāng)中性線電流過(guò)大時(shí)，零序電流所產(chǎn)生的零序磁通會(huì)在油箱壁及鋼結(jié)構(gòu)件中通過(guò)，引起較大的損耗，從而使配電變壓器運(yùn)行溫度升高。絕緣油和絕緣材料長(zhǎng)期受到高溫影響而加快老化，變壓器壽命會(huì)縮短，嚴(yán)重的甚至燒壞。②增加高壓線路跳閘次數(shù)、降低開(kāi)關(guān)設(shè)備使用壽命。低壓電網(wǎng)三相負(fù)荷不平衡可能引起高壓某相電流過(guò)大，從而引起高壓線路過(guò)流跳閘停電，引發(fā)大面積停電事故，同時(shí)變電站的開(kāi)關(guān)設(shè)備頻繁跳閘將降低使用壽命。③造成低壓線路燒斷。當(dāng)?shù)蛪喝嘭?fù)荷嚴(yán)重不平衡時(shí)，可能導(dǎo)致負(fù)荷較重的相線過(guò)載運(yùn)行而產(chǎn)生相線斷線故障，或者中性線因運(yùn)行電流較大而造成中性線燒斷。

⑶、影響用戶用電設(shè)備的安全運(yùn)行。配變?cè)谌嘭?fù)載不平衡時(shí)運(yùn)行，其各相輸出電流就不相等，配變內(nèi)部三相壓降就不相等，這必將導(dǎo)致配變輸出電壓三相不平衡。同時(shí)，配變?cè)谌嘭?fù)載不平衡時(shí)運(yùn)行，三相輸出電流不一樣，而中性線就會(huì)有電流通過(guò)。因而使中性線產(chǎn)生阻抗壓降，從而導(dǎo)致中性點(diǎn)漂移，致使各相相電壓發(fā)生變化。負(fù)載重的一相電壓降低，而負(fù)載輕的一相電壓升高。在電壓不平衡狀況下供電，即容易造成電壓高的一相接帶的用戶用電設(shè)備燒壞，而電壓低的一相接帶的用戶用電設(shè)備則可能無(wú)法使用。甚至當(dāng)三相負(fù)荷嚴(yán)重不平衡時(shí)，會(huì)出現(xiàn)零線電流過(guò)大而導(dǎo)致零線燒斷，引起用戶電器大面積燒壞，這種情況在夏天時(shí)有發(fā)生。所以三相負(fù)載不平衡運(yùn)行時(shí)，將嚴(yán)重危及用電設(shè)備的安全運(yùn)行。

3、三相負(fù)荷不平衡的解決措施

三相負(fù)荷不平衡的主要解決措施有:

⑴、積極開(kāi)展變壓器負(fù)荷實(shí)際測(cè)量和調(diào)整工作。配變的負(fù)荷實(shí)測(cè)需要講究一定的方法，不是簡(jiǎn)單、隨意的測(cè)量:一是負(fù)荷測(cè)量工作要結(jié)合實(shí)際用電負(fù)荷的變化情況，既要定期開(kāi)展也要不定期開(kāi)展，在大用戶負(fù)荷投運(yùn)和在高峰負(fù)荷期間，要增加測(cè)量次數(shù)。特別是在迎峰度夏期間，必須加大負(fù)荷實(shí)測(cè)力度，并根據(jù)用電性質(zhì)的不同有針對(duì)性地開(kāi)展。例如對(duì)于居民集中區(qū)，夏天用電高峰經(jīng)常出現(xiàn)在夜間18點(diǎn)至19點(diǎn)多以及22點(diǎn)多至凌晨1點(diǎn)之間，所以就應(yīng)該在這個(gè)時(shí)段進(jìn)行測(cè)量工作。二是實(shí)測(cè)工作不能簡(jiǎn)單地測(cè)量配變低壓側(cè)A、B、C三相引出線的相電流，特別是照明用電較多的變壓器臺(tái)區(qū)，要測(cè)量零線上的電流，從而可以更好地比較出三相負(fù)荷的不平衡情況。三是測(cè)量工作不能只測(cè)量變壓器臺(tái)區(qū)低壓隔離刀閘或低壓開(kāi)關(guān)出線，而是要向低壓配電線路的末端和分支端延伸，這樣可以進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)不平衡負(fù)荷的出現(xiàn)地點(diǎn)，確定負(fù)荷調(diào)整的方法，做好負(fù)荷的均衡合理分配。

⑵、重視低壓配電網(wǎng)的規(guī)劃工作，加強(qiáng)與地方政府規(guī)劃等部門(mén)的工作溝通，避免配電網(wǎng)建設(shè)無(wú)序，尤其避免在低壓配電網(wǎng)中出現(xiàn)頭痛醫(yī)頭，腳痛醫(yī)腳的局面，在配電網(wǎng)建設(shè)和改造當(dāng)中對(duì)低壓臺(tái)區(qū)進(jìn)行合理的分區(qū)分片供電，配變布點(diǎn)盡量接近負(fù)荷中心，避免扇形供電和迂回供電，配電網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)要遵循“小容量、多布點(diǎn)、短半徑”的配變選址原則。

⑶、做好低壓線路改造及負(fù)荷調(diào)整工作。目前市區(qū)10kV線路網(wǎng)架結(jié)構(gòu)已經(jīng)相對(duì)比較堅(jiān)實(shí)，線路環(huán)網(wǎng)率及可轉(zhuǎn)供電率都較高，因此要提高供電質(zhì)量，就必須在低壓線路上下工夫，加大低壓線路的改造力度，具體整改措施有:一是在對(duì)采用低壓三相四線制供電的地區(qū)，要積極爭(zhēng)取對(duì)有條件的配電臺(tái)區(qū)采用4芯或者5芯電纜或者用低壓集束導(dǎo)線供電至用戶端，這樣可以在低壓線路施工中最大程度的避免三相負(fù)荷出現(xiàn)偏相的出現(xiàn)；二是要把單相進(jìn)線電源的表箱改為三相進(jìn)線電源的表箱，然后在低壓裝表時(shí)，單相電表在A、B、C三相的分布盡量均勻，避免出現(xiàn)單相電只掛接在一相或者兩相上，在線路末端造成負(fù)荷偏相；三是盡量保證低壓線路與低壓表計(jì)改造的同期性，避免低壓線路改為三相四線供電而表箱仍為單相進(jìn)線電源供電，或者表箱已改為三相進(jìn)線電源供電而低壓線路仍為單相供電模式，導(dǎo)致改造工程沒(méi)能真正發(fā)揮較好的作用；四是及時(shí)做好負(fù)荷調(diào)整工作，運(yùn)行維護(hù)人員要根據(jù)低壓線路負(fù)荷測(cè)量結(jié)果制定科學(xué)合理的調(diào)整方案，對(duì)三相負(fù)荷分配不平衡度較大的低壓線路進(jìn)行調(diào)整。

4、結(jié)語(yǔ)

低壓配電網(wǎng)三相不平衡影響到配電設(shè)備的健康運(yùn)行及用戶的用電質(zhì)量，解決這個(gè)問(wèn)題需要運(yùn)行管理人員做好配網(wǎng)規(guī)劃及低壓線路改造工作，同時(shí)要加大運(yùn)行管理力度，及時(shí)掌握線路運(yùn)行狀況，并結(jié)合實(shí)際情況找出最佳的調(diào)整方案。

[1] 沈鐵軍.低壓電網(wǎng)三相不平衡問(wèn)題的幾點(diǎn)探討[J].民營(yíng)科技，2011，(8).

[2] 孫國(guó)蘋(píng),孫海燕.淺談低壓三相負(fù)荷不平衡的危害[J].中國(guó)電力教育，2010，(1).

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.13.060