三相負荷不平衡對線損的影響

摘 要:供電企業的一項重要經濟技術指標就是線損率，同時線損率也是衡量企業整體管理水平的重要標志。通常，配電網的線損要占到整個電網總線損的40%以上。一旦配網出現三相不平衡時，其比例將大大增加，因此采取什么樣的措施來降低配電網的線損顯得非常重要。本文通過介紹三相負荷不對稱的基本類型，具體分析某供電局在實踐中如何降低其低壓線損率，以期對降低配電網的線損有所幫助。

關鍵詞:三相負荷不平衡線損

中圖分類號:TM71文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)07(b)-0068-01

1 引言

目前，配電網的三相負荷不平衡現象日益突出。一旦三相負荷分布不對稱時，不僅可能導致旋轉電機轉子發熱損壞、繼電保護誤動作、大負荷相設備過負荷等危害，還將加重配電網的線損，而且加配電網線損的加重程度有時會數倍于三相負荷對稱分布的線損。配電網三相負荷分配不對稱的現象經常發生。因此如何挖掘這部分的降損潛力，對于供電企業的高效運行、降低成本有著至關重要的作用。

當前，有關影響配電網三相負荷分布不對稱對線損的研究，有的采用稱分量法;有的只考慮數量的不對稱，卻沒有考慮角度的不對稱。在實際配電系統的運行過程中，三相負荷分配的不對稱不僅是數量的不對稱，而且A，B，C三相之間的相角差也常常不是120度。配網三相負荷不對稱運行時，由于各相的負荷電流不相等，會在相間產生不平衡電流。這些不平衡電流除了引起相線的損耗外，還將引起中性線的損耗，從而增加總的線損。

2 三相負荷不對稱的基本類型

目前，配網中三相負載不對稱的基本類型包括:

(1)三相負載不平衡，而且負載大的相總是大，負載小的相總是小，相差的比例在每天的各個時段并沒有明顯的變化。這一類的負載基本都是單相用電，三相動力很少，只是負載在沒有平均分配在三相上。

(2)白天負荷時段三相負載基本平衡，而晚上負荷高峰時段不平衡的程度較為嚴重。這類負載的特點是三相生產和單相生活都有很大的用電量，白天主要是生產用電，三相電壓較為平衡。由于單相生活用電沒有在三相上平均分配，導致晚上生活用電高峰時段，三相電流相差很大，三相電壓嚴重不平衡。

(3)有的三相負載不平衡根據季節發生變化。這是由于每個季節三相生產用電和單相生活用電的比例有所不同，而單相負載沒有平均分配在三相上造成的。

(4)各相負載電流的大小根據時間發生變化，在某段時間里這一相電流大，而在另一段時間里里另外一相電流又相對較大。這反映了單相負載的波動較大，而該波動在三相上是不同步的。

3 實例分析

某供電區對電網進行改造后，其低壓電網結構發生了很大的變化。不僅基本解決了原先電網結構的薄弱環節，而且大大提高了其供電能力和電壓質量，絕大多數配電臺區的低壓線損率都降到了10%以下，但仍有個別配電臺區由于三相負荷不平衡導致線損率依然居高不下，給基層供電所的管理帶來較大的困難。以下即針對這些情況做具體的分析和探討。

3.1 原因分析

在對供電區的電網改造過程中，對配電臺區采取了包括增加配電變壓器數量、縮短供電半徑、建設和改造低壓線路等一系列技術措施，取得了較好的效果。但仍然有個別臺區的線損率偏高，針對上述情況，通過實地調查和分析，發現一些臺區的供電采取單相二線制或者二相三線制。即使是采用三相四線制，由于每相的電流相差很大，三相負荷電流仍然不平衡。

3.2 理論分析

如果在運行過程中三相負荷不平衡，就會增加線路和配電變壓器的損耗。因此，在運行過程中必須經常測量配電變壓器出口和主干線路的三相負荷電流。

假設某條低壓線路的三相不平衡電流為，IU，IV，IW，中性線電流為IN，如果中性線電阻為相線電阻的2倍，相線電阻為R，則這條線路的有功損耗為:

△P=(PUR+PVR+PWR+2PNR)*l0-3(1)

同理，當三相負荷電流不平衡時，變壓器自己也增加損耗。三相負荷電流不平衡率可以根據下式計算:

K=IN/(IU+IV+IW)*100%(2)

一般配電變壓器出口的三相負荷電流不平衡率要小于等于10％，低壓干線及主要支線始端的三相電流不平衡率要小于等于20%。目前，該供電區單相負荷占電力負荷的比例較大。此外，該供電區低壓線路盡管多數為三相四線制，但許多電工沒有注意到把單相負荷均衡分配到三相線路上，并且該供電區還有一定數量的單相兩線和二相三線制供電。根據測算估計，單相負荷的線損很可能增加2～3倍，由此可見，降損的主要環節就是調整三相負荷的平衡。

3.3 現場調查及試驗情況

針對該供電所某配電臺區的損耗嚴重現象，重點進行了剖析。

該臺區配電變壓器容量為1024kVA，最長供電半徑為600m，用戶308戶，用電能量12678kWh，戶均月用電50.08kWh，低壓線損率一直在20%左右，通過測量得出24h電流平均值為:IU=10A，IV=17A，IW=32A，IN=20A。三相負荷電流不平衡率為:

K=IN/(IU+IV+IW)×100%=20/(10+17+32)×100%=33.90%(3)

由(3)式可以看出三相負荷嚴重不平衡，已經超過規程規定的范圍。為此，該供電局組織電工對該臺區的三相負荷進行調整，調整后24h電流平均值為:IU=16A，IV=24A，IW=23A，IN=5A。

此時三相負荷電流不平衡率為:

K=IN /(IU+IV+IW)×100%=5/(16+24+23)×100%=7.94% (4)

由(4)式得出配電變壓器出口三相負荷電流不平衡率已經降到10%以下，不平衡率達到合理范圍之內，在運行15天后低壓線損率降為9.18%。

4 結語

通過對該供電局幾個配電臺區的三相負荷電流調整的實地調查分析情況來看，個別配電臺區低壓線損較高的原因主要是由三相負荷電流不平衡它引起的。根據現場試驗結果，可以看出進行三相負荷電流平衡的配電臺區通過粗調可降損25%～30%，細調可降損35%～45%，效果良好。目前，該方法已經得到廣泛的應用，并取得了良好的經濟效益。

參考文獻

[1]郜俊琴，三相不平衡線路的線損分析[J]，電力學報，2005，16(2):91-93.

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[3]蔡樹錦，三相負荷不平衡對線損的影響[J]，農村電氣化，2002，(4):23-24.