淺談配電網(wǎng)三相不平衡的危害及解決措施

摘要：隨著配電網(wǎng)三相不對(duì)稱負(fù)荷的不斷增加，配電變壓器電能損耗增加、出力減少，且產(chǎn)生零序電流。再是，線路電能損耗增加，用電設(shè)備的安全運(yùn)行受到影響，電動(dòng)機(jī)效率降低；致使供電系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行也越來越受到威脅。針對(duì)這一現(xiàn)狀，本文將談?wù)剮c(diǎn)看法。

關(guān)鍵詞：三相不平衡 危害 解決措施

在電力系統(tǒng)中低壓配電網(wǎng)中，由于三相負(fù)荷是隨機(jī)變化的，進(jìn)而在一定程度上呈現(xiàn)出不平衡性。受三相不平衡的影響和制約，進(jìn)而在一定程度上造成供電點(diǎn)三相電壓和電流出現(xiàn)不平衡，進(jìn)一步增加了線路的損耗；再者，對(duì)于接在供電點(diǎn)上的電動(dòng)機(jī)運(yùn)行來說，通常情況下也會(huì)產(chǎn)生較為不利的影響?，F(xiàn)在，在中低壓配電網(wǎng)中，一般采用手動(dòng)或自動(dòng)投切的電容器組進(jìn)行補(bǔ)償。但是，其只能解決功率因數(shù)的補(bǔ)償問題，而不能從根本上解決平衡三相負(fù)荷。

1 三相不平衡的概念及影響

三相電壓相量大小相等，并且按照A、B、C的順序，彼此之間構(gòu)成2π/3角，這種情況被稱為三相平衡（或?qū)ΨQ），反之被稱為三相不平衡系統(tǒng)，對(duì)于后者來說，通常情況下，又可以分為正常性和事故性兩類。對(duì)于正常性的不平衡來說，通常情況下是由系統(tǒng)三相元件或負(fù)載彼此之間不對(duì)稱造成的，將三相電壓允許不平衡度作為衡量電能質(zhì)量的指標(biāo)，在一定程度上根據(jù)正常性不平衡運(yùn)行工況來制定的。

通常情況下，三相電壓不平衡是因三相負(fù)荷之間彼此不平衡導(dǎo)致的。當(dāng)不平衡的三相電壓加于三相電動(dòng)機(jī)時(shí)，會(huì)使電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生負(fù)序電流，產(chǎn)生阻尼力矩，增加電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子中的熱損失，造成電動(dòng)機(jī)溫升增高，燥聲增大。特別當(dāng)一相開路時(shí)，電動(dòng)機(jī)處于兩相運(yùn)行，在負(fù)載不變時(shí)，將會(huì)燒壞電動(dòng)機(jī)。

2 三相負(fù)荷不平衡的原因

2.1 不合理的分配三相負(fù)荷

一是由于裝表接電人員沒有三相負(fù)荷平衡的概念，對(duì)接電帶有盲目性、隨意性，致使三相負(fù)荷極不平衡。二是線路多為動(dòng)力、照明混載，在使用單相用電設(shè)備的同時(shí)，降低了效率，用戶橫向用電在一定程度上存在較大的差異，進(jìn)一步使得不平衡狀況出現(xiàn)在配電變壓器三相負(fù)荷之間，同時(shí)增加對(duì)其進(jìn)行管理的難度。

2.2 用電負(fù)荷不斷變化

一是由于經(jīng)常出現(xiàn)拆遷，移表或者增加用戶致使用電負(fù)荷不夠穩(wěn)定。二是受臨時(shí)用電和季節(jié)性用電的影響和制約，進(jìn)而在一定程度上造成三相負(fù)荷彼此之間不平衡；如果用電是臨時(shí)的或者是季節(jié)性的，在這種情況下，其用電特征往往都具有一定的時(shí)間性，這時(shí)如果單相設(shè)備應(yīng)用較多，并且在一定程度上分布比較分散，那么用電時(shí)間也就難以掌握。

2.3 對(duì)配變負(fù)荷監(jiān)視力度不夠

一是在管理方面，需要充分考慮三相負(fù)荷的分配問題。二是如果對(duì)配電變壓器的三相負(fù)荷不進(jìn)行及時(shí)的監(jiān)測(cè)和調(diào)整，在各種因素的影響下，配電變壓器三相負(fù)荷的平衡就會(huì)受到一定程度的影響。

2.4 線路影響

一是單相接戶線線路過長(zhǎng)。二是由于維護(hù)管理不當(dāng)或者受到外力的破壞等，進(jìn)而在一定程度上導(dǎo)致低壓導(dǎo)線斷線、變壓器缺相運(yùn)行等，使配電變壓器運(yùn)行在不平衡狀態(tài)。

2.5 三相負(fù)荷矩不相等

一是接線方式不滿足三相負(fù)荷矩平衡的要求。二是電網(wǎng)格局不合理。其次，居民用電大多為單相供電。

3 防止三相不平衡的措施

3.1 加強(qiáng)負(fù)荷不平衡管理

一是培訓(xùn)裝表接電工作人員。讓裝表接電工作人員認(rèn)識(shí)三相負(fù)荷不平衡的危害性，三相負(fù)荷不平衡將直接危害電網(wǎng)的安全運(yùn)行。二是定期進(jìn)行三相不平衡電流測(cè)試，負(fù)荷每月至少進(jìn)行一次測(cè)量，特殊情況下如負(fù)荷變化較大時(shí)，可增加測(cè)量次數(shù)，對(duì)負(fù)荷狀況做到心中有數(shù)，為調(diào)整配電變壓器負(fù)荷提供準(zhǔn)確可靠的數(shù)據(jù)。三是加強(qiáng)供用電管理，確保變壓器負(fù)荷平衡。

3.2 加強(qiáng)負(fù)荷控制

一是掌握用戶負(fù)荷實(shí)時(shí)情況，對(duì)出現(xiàn)的拆遷，移表或者增加用戶的情況做到心中有數(shù)。

二是結(jié)合城、農(nóng)網(wǎng)線路的實(shí)際改造情況，進(jìn)而在一定程度上隨電網(wǎng)改造進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，在負(fù)荷中心使配設(shè)置電變壓器，通常情況下，對(duì)于低壓線來說，其供電半徑控制在500米，采用三相四線制供電方式對(duì)主干線、分支干線進(jìn)行處理；對(duì)于5戶以上的居民，通常情況下不采用單相供電，并且在一定程度上制定臺(tái)區(qū)負(fù)荷分配接線圖，在系統(tǒng)中，接入任何一個(gè)用戶的用電改造，同時(shí)受到三相負(fù)荷平衡度的制約，進(jìn)而在一定程度上避免改造的隨意性。

3.3 合理分配三相負(fù)荷

3.4 裝設(shè)平衡裝置。在低壓三相四線制的城市居民和農(nóng)網(wǎng)供電系統(tǒng)中：由于用電戶多為單相負(fù)荷或單相和三相負(fù)荷混用，并且負(fù)荷大小不同和用電時(shí)間的不同。電網(wǎng)中的不平衡電流會(huì)增加線路及變壓器的銅損，還會(huì)增加變壓器的鐵損，降低變壓器的出力甚至?xí)绊懽儔浩鞯陌踩\(yùn)行，最終會(huì)造成三相電壓的不平衡。調(diào)整不平衡電流無功補(bǔ)償裝置，有效地解決了這個(gè)難題，該裝置具有在補(bǔ)償系統(tǒng)無功的同時(shí)調(diào)整不平衡有功電流的作用。

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作者簡(jiǎn)介：施謙（1978-），男，山西朔州人，工程師，2008年畢業(yè)于太原理工大學(xué)電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化專業(yè)。