淺談市區低壓三相負荷不平衡的原因及解決措施

林曉明

廣東電網公司揭陽供電局，廣東 揭陽 522000

淺談市區低壓三相負荷不平衡的原因及解決措施

林曉明

廣東電網公司揭陽供電局，廣東 揭陽 522000

隨著市區工業用戶逐漸撤離，低壓三相負荷供電用戶越來越少，單相負荷已經在市區低壓配電網中占有相當大的比例,由于單相負荷投入的不同時性以及在低壓電網建設改造和運行維護的不到位,導致了低壓配電網三相負荷分配不平衡，由此對低壓配電網的運行造成了一定的影響。本文作者結合自己多年在市區從事配電運行管理的工作經驗，對此進行了原因分析并提出一些切實可行的解決措施。

市區配電網；三相負荷不平衡；危害；解決措施

當前市區配電網中大部分配電變壓器均采用三相變壓器，變壓器出口三相負荷理論上應該達到對稱，但是在低壓配電網中存在大量的單相負荷，特別是市區經濟迅速發展，市民生活較充裕，高功率家用電器快速增加，同時由于單相負荷分布的不均衡和投入的時間不同時性，使得三相負荷不平衡成為低壓電網運行維護中一個比較突出的問題，作者首先分析了市區配電網三相分布不平衡的原因，闡述了三相負荷不平衡帶來的危害，然后就此提出一些切實可行的解決措施。

1、三相負荷不平衡的原因

市區低壓配電網三相負荷不平衡主要有以下幾個原因:

⑴、市區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荷為主。盡管低壓配電網大多了采用三相四線供電方式，但由于運行管理中沒有把單相負荷均衡的分配到三相上，造成某相或某兩相負荷過多，特別是在夏天用電高峰期，問題非常突出。

⑵、近幾年來盡管配網改造力度較以前有很大提高，但大多都把重點放在10kV網架結構的完善及提高線路的環網率上，忽略了部分老城區的低壓線路改造，因此老城區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，造成低壓三相負荷分布不平衡。

⑶、低壓線路與低壓表計改造不同步。由于低壓線路與低壓表計分別屬于配電部與營業部兩個不同的部門進行運行管理，因此在進行低壓電網改造時，經常會發生低壓線路改造與低壓表計改造工程無法同步，出現了低壓線路改為三相四線供電，而低壓表計仍為老式的單相供電模式；或者低壓表計已改造為三相供電的款式，而低壓線路仍為單相供電模式，導致了工程改造后沒能馬上起到改善作用。

2、三相負荷不平衡的危害

低壓三相負荷不平衡的主要危害有:

⑴、增加配電設備的電能損耗:①增加配電變壓器的損耗。配電變壓器是低壓電網的供電主設備，它的損耗包括空載損耗和負荷損耗，正常情況下變壓器運行電壓基本不變，即空載損耗是一個恒量，而負荷損耗則隨變壓器運行負荷的變化而變化。當其在三相負載不平衡工況下運行時，將會造成配變負荷損耗的增加，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。低壓側三相負荷平衡時，10k V高壓側也平衡，設高壓線路每相的電流為I，其功率損耗為:ΔP1=3I2R。低壓電網三相負荷不平衡將反映到高壓側，在最大不平衡時，高壓對應相為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絡中，電流通過線路導線時，因存在阻抗必將產生電能損耗，其損耗與通過電流的平方成正比。當三相負載不平衡運行時，中性線即有電流通過。這樣不但相線有損耗，而且中性線也產生損耗，從而增加了電網線路的損耗。

⑵、降低配電設備健康運行水平:①降低配變使用壽命。配變在三相負載不平衡工況下運行，中性線將有電流流過。當中性線電流過大時，零序電流所產生的零序磁通會在油箱壁及鋼結構件中通過，引起較大的損耗，從而使配電變壓器運行溫度升高。絕緣油和絕緣材料長期受到高溫影響而加快老化，變壓器壽命會縮短，嚴重的甚至燒壞。②增加高壓線路跳閘次數、降低開關設備使用壽命。低壓電網三相負荷不平衡可能引起高壓某相電流過大，從而引起高壓線路過流跳閘停電，引發大面積停電事故，同時變電站的開關設備頻繁跳閘將降低使用壽命。③造成低壓線路燒斷。當低壓三相負荷嚴重不平衡時，可能導致負荷較重的相線過載運行而產生相線斷線故障，或者中性線因運行電流較大而造成中性線燒斷。

⑶、影響用戶用電設備的安全運行。配變在三相負載不平衡時運行，其各相輸出電流就不相等，配變內部三相壓降就不相等，這必將導致配變輸出電壓三相不平衡。同時，配變在三相負載不平衡時運行，三相輸出電流不一樣，而中性線就會有電流通過。因而使中性線產生阻抗壓降，從而導致中性點漂移，致使各相相電壓發生變化。負載重的一相電壓降低，而負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備燒壞，而電壓低的一相接帶的用戶用電設備則可能無法使用。甚至當三相負荷嚴重不平衡時，會出現零線電流過大而導致零線燒斷，引起用戶電器大面積燒壞，這種情況在夏天時有發生。所以三相負載不平衡運行時，將嚴重危及用電設備的安全運行。

3、三相負荷不平衡的解決措施

三相負荷不平衡的主要解決措施有:

⑴、積極開展變壓器負荷實際測量和調整工作。配變的負荷實測需要講究一定的方法，不是簡單、隨意的測量:一是負荷測量工作要結合實際用電負荷的變化情況，既要定期開展也要不定期開展，在大用戶負荷投運和在高峰負荷期間，要增加測量次數。特別是在迎峰度夏期間，必須加大負荷實測力度，并根據用電性質的不同有針對性地開展。例如對于居民集中區，夏天用電高峰經常出現在夜間18點至19點多以及22點多至凌晨1點之間，所以就應該在這個時段進行測量工作。二是實測工作不能簡單地測量配變低壓側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區，要測量零線上的電流，從而可以更好地比較出三相負荷的不平衡情況。三是測量工作不能只測量變壓器臺區低壓隔離刀閘或低壓開關出線，而是要向低壓配電線路的末端和分支端延伸，這樣可以進一步發現不平衡負荷的出現地點，確定負荷調整的方法，做好負荷的均衡合理分配。

⑵、重視低壓配電網的規劃工作，加強與地方政府規劃等部門的工作溝通，避免配電網建設無序，尤其避免在低壓配電網中出現頭痛醫頭，腳痛醫腳的局面，在配電網建設和改造當中對低壓臺區進行合理的分區分片供電，配變布點盡量接近負荷中心，避免扇形供電和迂回供電，配電網絡的建設要遵循“小容量、多布點、短半徑”的配變選址原則。

⑶、做好低壓線路改造及負荷調整工作。目前市區10kV線路網架結構已經相對比較堅實，線路環網率及可轉供電率都較高，因此要提高供電質量，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:一是在對采用低壓三相四線制供電的地區，要積極爭取對有條件的配電臺區采用4芯或者5芯電纜或者用低壓集束導線供電至用戶端，這樣可以在低壓線路施工中最大程度的避免三相負荷出現偏相的出現；二是要把單相進線電源的表箱改為三相進線電源的表箱，然后在低壓裝表時，單相電表在A、B、C三相的分布盡量均勻，避免出現單相電只掛接在一相或者兩相上，在線路末端造成負荷偏相；三是盡量保證低壓線路與低壓表計改造的同期性，避免低壓線路改為三相四線供電而表箱仍為單相進線電源供電，或者表箱已改為三相進線電源供電而低壓線路仍為單相供電模式，導致改造工程沒能真正發揮較好的作用；四是及時做好負荷調整工作，運行維護人員要根據低壓線路負荷測量結果制定科學合理的調整方案，對三相負荷分配不平衡度較大的低壓線路進行調整。

4、結語

低壓配電網三相不平衡影響到配電設備的健康運行及用戶的用電質量，解決這個問題需要運行管理人員做好配網規劃及低壓線路改造工作，同時要加大運行管理力度，及時掌握線路運行狀況，并結合實際情況找出最佳的調整方案。

[1] 沈鐵軍.低壓電網三相不平衡問題的幾點探討[J].民營科技，2011，(8).

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

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.13.060