低壓配電網三相不平衡運行的影響及治理對策

歐陽乾贊

廣東光達電氣股份有限公司，廣東 佛山 528329

0 引言

電能質量和線路損耗作為用戶及供電部門所共同關注的問題，對供（用）電效率具有一定的影響。低壓配電網三相不平衡運行不僅會加大線路損耗，同時會降低電能質量[1]。三相不平衡的發生情況分為正常性和事故性不平衡兩類，其中正常性不平衡主要由單相用戶用電的不均衡所導致；而事故性不平衡發生的原因則主要在于單相斷路或單相接地。如何有效解決這些問題，是電網工作人員面臨的重要任務。

1 低壓配電網三相不平衡運行的影響

1.1 電能質量

在低壓配電網處于工作狀態時，一些客觀原因使得變壓器發生三相不平衡運動，這時變壓器的工作將對電能質量構成顯著影響，并給用戶的生產與生活帶來不便。當變壓器的三相負載呈現不對稱狀態時，由于中心點電壓發生了較大變化，出現了偏移問題，導致系統正常運行時，電壓達不到對稱標準，從而對電能質量造成影響。當低壓配電網發生三相不平衡運動時，相應的三相負載會以不對稱的方式運行，使得產生的電流往往與設計預期不吻合，這一問題主要發生在變壓器二次運行時。此時，由于中性線工作方式的變動，導致零序電流的出現，從而出現相應的感應電動勢，使變壓器二次側的變壓呈現不對稱狀態，相應地中性點也將偏離既定位置。

1.2 線路損耗

低壓配電網三相不平衡情況的發生，導致變壓器的損耗率顯著增大，相應的接線方式下，電流也與設計方案明顯不符。采用特定接線方式的配電變壓器以三鐵心結構為主體，第一、第二側電流具有不同的狀態，前者并不存在無序電流，而后者以零序電流為主體，這使得三相不對稱的運行狀態下，二次側的電流均為勵磁電流，相對應的磁通率也會明顯變大，而流經鐵心的零序磁通，則并不能達到閉合效果。處于這樣的工作狀態時，低壓配電網的各類附件由于勵磁電流的產生，而發生大量熱量，使變壓器的損耗較大。另外，低壓電網處于三相不平衡狀態時，輸電線路的損耗也會增加。線路電阻產生的損耗主要呈現為有功損耗，而低壓電網處于三相平衡運動狀態時，三相電流模值的大小，對整體輸電線路損耗量造成直接影響[2]。

2 低壓配電網三相不平衡運行的治理對策

2.1 加強系統運行的全程管理

在低壓配電系統正常工作時，輸電線路運行能力可以由線損率的計算進行有效評估。但是，當配電網路處于三相不平衡的運行狀態中，在增加線路損耗的同時，會降低電能質量，進而對整個供電系統的運行安全造成影響。為了解決這一問題，需要電力企業工作人員強化對低壓配電系統運行狀態的全程管理能力，保證系統運行的安全性和穩定性。

為此，應加強配電設備的日常維護工作，從而保障設備的運行能力。當下電力企業普遍在低壓配電網中安裝了質量合格的配電檢測器，提高了配電系統的運行效率。在未安裝檢測儀的區域，為了確保配電網絡能夠安全運行，技術人員應當完善對關鍵配電設備的日常維護工作，以有效的技術手段，對負荷電流現場展開合理的測量工作，從而更好保證三相負載的平衡。在常常發生負荷不平衡的區域，技術人員應當合理調整輸電線路，同時綜合評估有關設備的安全性能，以便實現設備運行能力的逐步提高。

此外，工作人員應以低壓配電網的實際概況為依托，綜合選取最佳的中性線界面。在選擇偏小的中性線界面時，會對低壓配電系統的運行能力造成一定影響。為了實現輸電線路安全性能的有效增強，避免系統運行過程中，發生中性線燒毀有關現象，實現線路損耗的有效降低，可在中性線上合理安裝進行一定數量的熔斷器[3]。全面加強配電設備的日常維護提高設備的運行能力，在盡量避免低壓配電網三相不平衡運行影響的過程中對于整個線路運行而言，尤其是對于配電設備的運行應該全加強設備的管理和維護，使其能夠正常發揮作用。同時，在設備運行過程中，應結合相關參數設置和顯示情況進行針對性的檢查和維護，全面應用先進的配電檢測儀進行系統檢測。在檢測的過程中應重點關注負載過大的線路。

2.2 采取針對性的技術方法和管理措施

從實際情況來看，在電力系統運行過程中，要想時刻保持三相完全平衡狀態并不現實，但電力部門應盡可能降低電力三相不平衡度。

（1）技術方法。為了有效減少低壓配電網發生三相運行不平衡的頻率，工作人員可從下述三個方面采取措施。首先，可對電容器組的數量予以適當增加或減少，同時應從不同設備的不同接線方式出發，合理運用負荷系統中的電感，以便有效調整三相不平衡運行狀態下的有功電流。其次，可在系統中增設調補裝置，以便在電力系統處于不平衡工作狀態時，及時補償電流，從而實現系統運行可靠性的增強。最后，合理選擇中性線截面。過往操作時往往選擇偏小的中性線截面，這一做法并不可取。為了避免中性線被燒斷或中性線電能損耗過大，中性線截面應當與相線截面相等或接近，在中性線上，也不得安裝刀閘開關、熔斷器等，以此減少中性面損耗。

（2）管理措施。對供電企業而言，應當不斷健全管理措施，促進管理力度提升。供電企業可以專門成立監管小組，并對小組的工作形式及機制予以明確。同時，應當對三相系統運行情況進行定期檢測，及時處理運行時暴露的問題，從而確保三相系統處于負荷均衡狀態。對企業技術人員而言，應當不斷提升自身職業素養和專業技能，以深化學習和終身學習的態度，不斷在實踐中促進自身技術體系的完善。同時，企業應專門派遣人員對用戶的實際用電情況展開定期調查，以統計低壓用戶數，確保在調配線路結構時，更為合理地劃分低壓及高壓用戶，以提升低壓配網的穩定性。

2.3 應用三相不平衡調補裝置

三相電力系統主要由三相輸電線路、三相負載、三相電源三部分組成，確保低壓配網中三相用電處在平衡狀態，能夠大幅降低電力系統的前期成本[4]，從而更好保證輸電質量。因此，確保三相用電均衡是有關部門及相關企業十分重要的工作，應當強化定期維護保養工作，加強管理和制度建設，從而更好保證電壓輸送的穩定性。線路中性線發生問題時，原本在回路中呈現并聯形式的設備，便會以串聯的形式在供電網絡中出現。但是，在串聯形式下，電壓依據設備的自身電阻進行分配，這使得設備電阻越大，分得的電壓越高，反之則相反。設備功率較小而較大電阻時，會加大設備發生燒毀事故的風險。在全面改善低壓配電網三相運行不平衡過程中，技術人員應該加強對于技術措施的有效處理，適當增加部分電容或電阻，以提升某一相電的平衡性，同時對于不同設備的接線方式應該進行合理的調整，保證整個三相的運行過程實現電流的有效補償，增強系統運行的穩定性。

低壓配網發生三相不平衡時，會使得部分供電設備電壓相較于其他兩相而言更高，在長期運行情況下，會導致溫度升高，長期運行會降低設備的使用壽命，若使用者未及時發現這一隱患，甚至會導致電氣火災事故，對用戶的生命財產安全構成嚴重威脅。當下配網多以鋁為線路原材料，這是因為鋁具有較低的電阻系數，但在線路過長的情況下仍然會發生較大損耗，而在低壓配網發生三相不均衡時，會使得部分電壓分配在中性線上。由于中性線存在電阻，使得低壓配網產生不必要的電能損耗。為了解決低壓三相不平衡問題，很多廠家生產研發了三相不平衡調補裝置，這一裝置被多地電能系統所普遍采用。該裝置具有眾多種類的產品，但工作原理卻普遍一致，其內部共裝配12臺單相400 V的電力電容器，在三相不平衡控制器的調控下，各電容器一方面可接于相線間，另一方面可接于零線與相線間，這使得電容器可同時實現星形接法和角形接法。通過技術手段，可以在相與相間、相線與零線間，接入不同數量電容器的方式，對負荷系統中的電感進行有效利用，以便在對功率因數進行補償的同時，對不平衡有功電流進行調整，從而達到投入補償量與實際需要補償量相同的目的。

3 結束語

當低壓配電網發生三相不平衡運行問題時，會對電力供應和用戶的用電安全構成威脅，為此應從優化管理、技術升級、設置調補裝置等方面采取措施，以保證低壓配電網運行的穩定性和安全性。