關于降低配變三相負荷不平衡度研究及應用

李柯，李斌，程永安

（國網(wǎng)陜西省電力公司藍田縣供電分公司，西安710500）

1 項目研究內容及實施方案

1.1 研究內容及工作思路

近年來國家電網(wǎng)堅持“新農村、新電力、新服務”的農電發(fā)展戰(zhàn)略，緊密圍繞“新農村建設”、“家電下鄉(xiāng)”等惠民政策，同時結合農村地區(qū)實際情況，找準關鍵問題，注重工作方法，因地制宜,多措并舉，自上而下分層治理。以多年運行數(shù)據(jù)為基礎，將三相負荷不平衡引起的低電壓治理工作納入常態(tài)管理，不斷總結農電營銷及業(yè)擴報裝工作流程存在的問題，完善業(yè)擴管理制度，深入分析、研究三相不平衡對電壓質量的影響程度，通過深化、細化農電日常管理，規(guī)范工作流程，逐步消除三相不平衡對電壓質量的影響。

1.2 三相不平衡影響分析

配變三相負荷不平衡對電壓質量的影響。目前我國農村地區(qū)絕大部分配變的繞組接線都采用D/yn0或者Y/yn0的接線方式，配變一次側繞組絕緣接地、二次側繞組經(jīng)中性線接地,同時連接零線,二次側低壓出線采用三相四線制的供電模式。當出現(xiàn)三相用電負荷不平衡時，將會出現(xiàn)零序電流。由于配電變壓器的一次側繞組沒有中性線，二次繞組側產(chǎn)生的零序電流無法在一次側繞組中予以平衡，零序電流在零序電阻上產(chǎn)生電壓降直接會對配變二次側產(chǎn)生中性點位置偏移。我們結合電路模型分析可以知道，中性點位移會導致A、B、C三相的相電壓不對稱，當某一相上接的負荷過大，這一相上的電壓也就會降低，同時另兩相的電壓將會升高。因此當三相負荷的電流不平衡度值越大時，中性點的位移也就會越大，導致電壓的偏差情況也就會越大。

實際情況是我國農村配網(wǎng)中大多數(shù)低壓負荷為照明和家用電器等單相負荷用電，用戶負荷的使用時間不同且分相負荷存在比較大的差異，三相電流不平衡很明顯，導致某相的用戶電壓偏低，而有些用戶電壓偏高，特別是在用電高峰期期間，個別配變的某一相上接的用電設備較多，如果同時用電時就會產(chǎn)生單相電流較大超過其他兩相，導致該相上的電壓偏低，使有些用戶的電器無法使用。三相負荷嚴重的不平衡，中性點電位就會出現(xiàn)偏移，線路電壓降和功率損失就會大范圍增加。接在重負荷相的單相用戶易出現(xiàn)電壓偏低，電燈不亮、電器效率降低、三相用電器燒毀等問題。而接在輕負荷相的單相用戶易出現(xiàn)電壓偏高，可能會導致電器絕緣層擊穿、電器使用壽命減少或燒毀電器。同時對三相用戶來說，三相電壓不平衡，也會引起電機溫度較高的現(xiàn)象。

農村地區(qū)三相不平衡引起的低電壓情況。農村地區(qū)因三相不平衡引起電壓過低的情況主要產(chǎn)生在比較偏遠的地方，低電壓主要發(fā)生在冬季負荷高峰期和晚高峰期。其次為夏季旅游旺地，由于氣候涼爽、空氣質量優(yōu)良，吸引了大量的城市居民常住，加之旅游人員的增長較快，綠色農業(yè)、家電負荷成為該地區(qū)負荷增長點；冬季負荷高峰期主要是每年的11月-3月，春節(jié)前后外出務工人員返回，農村居住人口較平時突然增加，同時由于天氣寒冷，照明、取暖設施集中使用造成負荷高峰。配變臺區(qū)三相負荷不平衡易造成三相電壓不對稱，并且存在某相電壓過低現(xiàn)象。

三相負荷平衡是安全供電的前提。三相負荷不平衡時，輕則降低線路和配電變壓器的供電效率，重則會因負荷相重載過大，造成導線燒斷、開關燒壞或者變壓器燒壞等嚴重事故。同時低壓線路中線線徑一般較細，三相負荷不平衡時中線電流過大，會導致發(fā)熱，有可能引起火災，或者被燒斷。同時只有三相阻抗平衡，才能保證低壓漏電保護器安全運行，防止出現(xiàn)人身觸電傷亡等惡性事故。

三相負荷保持平衡是降低線損的基本。三相負荷不平衡將會產(chǎn)生不平衡電壓，出現(xiàn)電壓偏移，增大中性線的電流，就會大大增加線路的損耗。實踐證明，一般情況下如三相負荷不平衡可引起線損率上升2%～10%，三相負荷不平衡度如果大于10%，則臺區(qū)線損將會很明顯的增加，較大的影響企業(yè)的經(jīng)濟效益。

三相電器的效率降低。配變如果在三相負載不平衡情況下運行，輸出的電壓三相也會不平衡。由于存在著正序、負序、零序三個電壓分量，當三相不平衡的電壓輸入三相電器后，負序電壓產(chǎn)生旋轉磁場和正序電壓產(chǎn)生的旋轉磁場相反，就會引起制動效應。由于正序磁場比負序磁場強，電動機仍按正序磁場方向轉動，而負序磁場的制動作用，必將引起電動機輸出功率降低，從而導致電動機輸出效率降低。運行時電動機的溫度和無功損耗，也將隨電壓的不平衡升高和增大，如果這種情況下長時間運行就會出現(xiàn)故障或者事故。

1.3 項目實施情況

本項目采用下列幾種方法解決目前配變低壓臺區(qū)三相負荷不平衡所引起的低電壓等負面現(xiàn)象，治理三相負荷不平衡治理低電壓工作,適用于配變低壓臺區(qū)三相負荷不平衡度大于15%而造成的單相電流較大，從而產(chǎn)生較大壓降而造成的低電壓現(xiàn)象。

加強分相審批及日常管理。結合農電日常管理工作，認真分析農電業(yè)擴報裝流程、制度存在的問題，以及三相不平衡對電壓質量帶來的影響，完善管理制度，完成《農村供電分公司低壓負荷接入審批制度》的編制工作。

負荷分相調整。兩相負荷進行綜合調整，將高負荷相調整到低負荷相線路供電，調整后三相負荷更加平衡。

計量箱分相編號管理。為了便于對臺區(qū)負荷進行分相管理，統(tǒng)計三相負荷變化情況，對臺區(qū)計量箱進行分相編號及統(tǒng)計，為新增用戶接入提供指導。

電網(wǎng)改造。對于由于供電半徑過大，負荷過重導致的供電末端“低電壓”問題，且通過農網(wǎng)改造提前規(guī)劃好線路走徑及配變布點，使得供電半徑得到改善或者增加無功補償?shù)妊b置進行徹底解決，盡量減少2相線的分布，同時考慮后期負荷發(fā)展。

特殊情況。針對個別配變平均負載率低于25%、電壓波動過大的季節(jié)性“低電壓”問題，可使用有載調容、調壓配變。

2 應用效果分析

結果表明，采取調整負荷措施后，臺區(qū)原來因三相負荷不平衡引起的低電壓情況得到顯著改善，綜合電壓合格率顯著提高，在全天各個時間段，三相電壓均符合電壓質量規(guī)定范圍，實現(xiàn)了預期研究和應用目標。

實施降低三相負荷不平衡后，設備利用率得到提高，因三相負荷相對平衡，可降低線損率，并有效提高相電壓，不用進行投資。缺點是農村用電負荷同時率較低，在進行平均分配負荷后，不能完全達到負荷平衡，由于多次進行調整，影響工作效率。

3 結論與建議

3.1 結論

理論分析和實際監(jiān)測表明，農村地區(qū)配電線路負荷三相不平衡會引起電壓質量降低，在負荷高峰期會對用戶生產(chǎn)、生活造成嚴重影響，經(jīng)過項目實施可知調整三相用戶數(shù)量和負荷分布的方法是提高臺區(qū)相電壓的有效措施。

三相負荷不平衡治理適用于農村單相負荷較多，三相負荷較少的臺區(qū)，對于負荷同時率較低的臺區(qū)應健全資料、多次進行調整，直至不平衡率降至最低。如果農村配變的三相負荷不平衡度都達到規(guī)定范圍，其后期產(chǎn)生的經(jīng)濟效益也將會十分可觀，電網(wǎng)安全可靠運行也能得到保證，為農村地區(qū)群眾生產(chǎn)生活用電需求做好電力保障工作。

3.2 建議

①由于負荷隨時發(fā)生變化，所以要關注負荷突變、關注用電季節(jié)變化。隨著用戶負荷增加或季節(jié)變化，及時調查、規(guī)劃、調平，不斷提高三相平衡度。②對負荷較大的農村低壓動力客戶裝置三相缺相保護裝置，當任何一相斷電時，能自動切斷總電源以消除三相不平衡。③農網(wǎng)改造施工時分支線應盡量架設三相四線制線路，減少迂回線路，杜絕交叉跨越，T接用戶時做好負荷調查科學分配線路負荷。④同時管理部門應把配變三相負荷不平衡度作為常態(tài)化管理，制定獎懲規(guī)定，列為考核指標，促進臺區(qū)管理人員對此項工作的自覺性和積極性。