配電三相負荷不平衡產生及影響線損的解決措施

劉毅

（國網陜西省電力公司漢中供電公司，陜西漢中，723000）

0 引言

近年來，我國在大幅度的進行電網改造工作，在電網改造工作中變壓器肩負了重要的過渡作用，可以說變壓器的使用是配電臺區的核心樞紐部分，而配電臺區的線路網則是變壓器輸送電力的通道。顯然，變壓器與配電臺區有著而不可分割的聯系，科學、合理的線路網絡為變壓器提供了安全的工作環境，而變壓器的低壓側則會采用常見的三相四線的混合用電法，還加入了一些其他的單相負載設備，這幾項設備的運行使變壓器處于三相平衡的運行狀態。當配電變壓器出現三相不平衡時將會造成嚴重的電力損耗和線路損耗，威脅整個地區的用電安全。[1]

1 配電三相負荷不平衡產生的原因

在對電網中變壓器的負荷測試中發現三相負荷不平衡產生的主要原因有五個方面：其一是電力企業工作人員的測量問題，在進行線損管理工作時要對線損數據進行精密測量，但是很多工作人員測量時不夠精準，因此導致數據出現偏差，并且在安裝的時較為隨意，沒有考慮到負載的平衡問題。其二就是在線路的使用中常常出現線路損壞或線路故障，由于線路曝光時間較長，因此很容易出現老化等問題，一旦出現故障就會導致變壓器失衡。其三就是電力企業在進行配電時低壓電網配置不合理，低壓電網的配置很容易影響三相平衡，它會使配網通道遭到限制，這種問題也可以歸為電網規劃和電網改造不合理造成的現象。其四是受用電高峰的影響，每年的夏季和冬季是用電高峰期，這一時期單向用電設備會受到影響，導致變壓器出現三相不平衡。[2]最后一個常見原因就是進行拆分臺區時出現的分配問題，很多抄表人員工作不夠上心，因此很容易造成分配失衡，最終導致三項不平衡問題。

圖1 三相交流電壓波形圖和相量圖

2 配電變壓器出現三相負荷不平衡產生的影響

2.1 線損增加

變壓器負荷不平衡最直接的影響就是線損率的增加。文章摘要部分就講到配電負荷不平衡會導致線損率居高不下。這主要是因為在配電變壓器工作過程中其負載損耗跟其負載電流的大小相關，跟其平方成正相關。相同容量下變壓器三相負荷不平衡越嚴重，工作過程中功率的損耗越多。

2.2 電能損耗增加

負荷不平衡會加大變壓器的工作壓力，為了能夠維持供電平衡會極大的消耗電能，低壓電網中變壓器是主要的供電設備，在不平衡的條件下想要維持用戶的供電就只能靠變壓器的持續工作，這時變壓器負載過重，就會不斷的吸收電能以維持平衡，所以電能損耗會明顯出現攀升。

2.3 零序電流

根據觀察我們發現，三相負載不平衡會產生一定的零序電流，雖然零序電流的影響不大，但是出現在變壓器上會加大電流不平衡，如果出現鋼構件因其導電性還會產生磁滯和渦流損耗，會導致變壓器內部溫度過熱導致變壓器停止運行。一旦變壓器出現停運，居民區供電會直接被切斷，影響居民區的正常生活。

2.4 用電設備的安全問題

在正常情況下，變壓器三相平衡正常工作，一旦出現一方面不平衡，那么整體的電流就會產生大小變化，雖然電流大小本身沒有太大影響，但是其電流問題會導致三相電流值不相同，進而導致設備內壓不同，設備中的中性線也會產生一定的電流，從而引起中性線的抗阻效應，使得電壓產生變化，威脅用電設備的安全。

2.5 電動機的效率問題

三相不平衡會導致變壓機難以正常工作，輸出電流不夠會直接降低電動機的效率。不平衡電壓是由于電壓中出現了正序、負序、零序三個電壓分量，而這三種電壓分量會產生正負磁場。由于正負磁場的制動作用，會降低電動機中輸出功率的大小，引起電動機效率降低。

3 改善三相不平衡以及降損的解決措施

3.1 改善三相不平衡的方法

上文中我們的分析不難看出產生三相不平衡的原因較為簡單，通過改善產生三相不平衡的因素就可以減少三相不平衡問題。首先我們可以平均分布負荷點，集中的電網鋪設會導致負荷問題，平均分布則可減少這樣的問題，在電網的規劃和改造中可以直接解決這樣的問題。其次可以考慮使用交叉換相等辦法使不對稱負荷合理分配到各相，盡量使其平衡化，除此之外還要加強負荷接入點的短路容量，這樣一旦出現負荷不平衡問題就能夠及時修復。[3]安排合理之后要派專人對各個變壓點進行監控，確保變壓器處于正常工作中，定時定期的檢查能夠及時對變壓器進行維護，減少負荷問題。最后，可以對變壓器的三相平衡進行改造，使其成為四相平衡，也就是說采用備用方案，一旦某一線路失衡可以由四線進行彌補，保持變壓器的平衡。

3.2 降低線損率的方法

降低線損主要是靠技術層面的支持，對設備進行更新換代，安裝監控設備，對線路問題進行實時監控，優化電網的無功分配，提高功率因數。其次就是適當增加零線，這樣即使出現三相失衡的情況也可以因為零線的存在而保證用戶設備的安全，減少不必要的麻煩。線損出現的主要問題還是載體問題，因此可以通過對導線強化來增強線路承載力，比如可以采用增強導線橫截面的方法來減少能量損耗等。最后，仍然是和改善三相不平衡一樣，要定期對電網進行維護，處理出現的線路老化或是線路缺陷等問題，保證線路通暢，減少線損。

3.3 降低三相失衡以及有損功耗的措施

上述講到的兩個方面主要是在技術層面解決出現的問題，當然，從其他方面我們也可以尋找到降低上述問題的措施。首先就是定期的排查工作，這個屬于電力企業的分內工作，但是由于企業忽視，因此很多排查工作都做的不到位，因此電力企業應當重視排查問題，及時發現可能出現的問題，及時修復，以免問題擴大。除此之外還要及時更新臺區的資料，這樣在企業更新用戶時就能夠及時拿出最新的資料幫助臺區進行負荷調整，也能夠提高新用戶安裝線路的安全性。

最后，企業應當重視管理工作的推進，制定一定的管理制度，監督變壓器工作的運行。例如制定變壓器負荷不平衡的運行管理制度，這樣能夠改善員工的工作態度，減少因人工問題而導致的不必要損失。其他方面即為對用電和供電方面的管理，對用戶反饋以及對變壓器出現問題的登記和調查，對員工負責工作的審核以及對線損目標的管理。簡單的來說就是促進企業的精益化管理，通過內部核心的轉變，提高企業對旗下員工的工作態度，從而達到減少損失的目的。

4 結束語

變壓器的三相負荷不平衡問題和線損問題是當前電力企業發展過程中常遇到的問題，它損害著用電雙方的利益，因此應當及時解決。三相不平衡產生的原因和線損產生的原因較為簡單，因此有清晰的解決方案，但企業不能因此掉以輕心，應當落實這些工作從而保證用電安全。[4]