淺談低壓三相用電負荷不平衡產生的危害及解決途徑

溫州市龍灣永強供電公司 孫 建

低壓三相四線制在我國配電網中有著廣泛的應用。眾所周知，我國配電網結構復雜，覆蓋用戶范圍廣、類型多，受多種因素影響，容易出現三相用電負荷不均衡現象，不僅導致電能資源的浪費，而且給供電質量產生較大影響，因此做好低壓三相用電負荷不均衡的研究與預防，是當前供電部門工作的重點。本文分析低壓三相用電負荷不平衡產生的危害以及引發三相用電負荷不平衡的原因，提出相關的解決途徑，以供參考。

三相電是由三個繞組的三相發電機產生的頻率、幅值相等，相位互差120°的交流電。三相電供電是我國配電網中的主要供電形式，重要性不言而喻。三相電供電涉及很多的專業知識，尤其如何做好三相電供電管理，避免電能損耗的同時，提高供電質量，滿足人們的生產生活要求，需引起高度重視。

1 低壓三相用電負荷不平衡產生的危害

低壓三相用電供電中，容易受一些因素影響出現電流（電壓）幅值不一致，且其差超過規定范圍，即，三相用電負荷不平衡。三相用電負荷不均衡往往產生的危害較多，主要體現在以下方面：（1）增加電能損耗。眾所周知，導線是電能輸出的主要介質，因其自身存在電阻，不可避免的產生損耗且損耗量和通過電流的平方成正比。實踐表明，三相電的電流平衡時電能的損耗最低，當三相用量負荷不平衡時，會導致電能損耗的增加，而且越是不平衡造成的損耗越嚴重。若將每相的總阻抗Z記，當其中一相電流為100A而其他兩相的電流為零時，總電能損耗達到了90000Z，而三相平衡時的損耗只是30000Z。兩者相差高達60000Z。（2）影響變壓器正常出力。配變變壓器是配電網中的重要電氣設備，其能否正常的出力關系者電能供應能否正常的進行。但配變變壓器的設計基于三相平衡，各相有著相同的額定容量，每相額定容量決定者配變變壓器的最大允許出力。當三相負荷不平衡時，會導致配電變壓器出力的減少，三相越不平衡，配變變壓器出力的減少量就越大，影響其功率的正常輸出。另外，三相負荷不平衡會導致零序電流的產生，導致配電變壓器的鐵芯中形成零序磁通，引起電氣元件溫度的升高，增大配變變壓器損害機率。（3）增加供電安全隱患。三相負荷平衡能有效的降低各種不良狀況的出現，保證供電安全。若三相負荷不平衡會導致某一相嚴重超載，燒毀相線、開關以及配變變壓器。（4）削弱電能供應質量。受三相用電不平衡的影響，三相的輸出電流產生較大差值，導致中性點漂移，各相電壓也因此發生變化，促使某一相電壓升高，進而燒毀與該相相連的用電設備，嚴重者可能引發重大安全事故。而低電壓的一相因電壓較低，無法保證與之相連的電氣設備在額定功率下運行，甚至無法正常使用。

2 低壓三相用電負荷不平衡引發原因

三相用電負荷不平衡，無論對電力部門還是對廣大用戶均是不利的，因此，為更好的解決低壓三相用電負荷不平衡問題，電力部門應認真分析引起三相用電負荷不平衡的原因，以采取針對性解決對策。

研究發現，造成三相用電負荷不平衡主要有以下因素引起：（1）用電接線原因。在低壓臺區規劃以及管理過程中，對用戶的用電數量、用量規律調查不到位，把握不準確，在接線的過程中缺乏三相均衡的考慮，引起三相負荷不平衡。（2）用電時段原因。在不同的時段人們生產生活用電存在一定的差異。這一差異會引起三相負荷不平衡現象。如在白天負荷基本平衡，但晚上生活用電量會顯著增加，引發三相負荷不平衡現象。（3）季節原因。三相負荷不平衡還受到季節性影響，尤其當農忙以及夏季人們的用電量較多，也容易出現三相負荷不平衡情況。

3 低壓三相用電負荷不平衡的解決途徑

為預防低壓三相用電負荷不平衡的問題，電力部門應做好工作總結，從工作中吸取經驗、教訓，積極采取針對性防范舉措。同時，提高相關技術應用意識，關注三相用電負荷平衡技術發展趨勢，了解市場上出現的三相用電負荷平衡技術，并結合工作實際積極應用，實現對三相用電負荷的實時監測與調整。

3.1 做好用電接線規劃

為更好的解決低壓三相用電負荷不平衡問題，電力部門應做好用電接線規劃，針對新增負荷應做好以下工作：首先，做好充分的準備工作。電力部門應認真收集用戶基礎資料，掌握用戶用電類型以及用電規律，了解哪些時段負荷過多，哪些時段用電較少，結合工作經驗對應用戶用電類型的用電規律加以預測與評估，將三相用電負荷平衡考慮在內，盡量不使用二線制，為后期用電負荷的調整做好鋪墊。其次，在正式接線之前應做好配電網絡的規劃，要求技術專家制定科學合理的接線方案，對供電區域進行科學合理的劃分，將供電半徑、容量控制在一定范圍內，尤其應將配變變壓器安裝在負荷中心。最后，完成新用電負荷接線后，電力部門技術人員還應做好用戶用電負荷的統計與分析，對比實際用電負荷與預測負荷是否存在較大差距，線路損耗是否嚴重等，在明確原因的基礎上，及時做好細節上的優化與調整。

3.2 注重優化現有線路

為有效的降低三相不平衡引發的危害，電力部門應積極推進配電網絡改革，做好現有配電網絡的優化。一方面，做好轄區內現有配電線路三相用電負荷的檢測，掌握三相用電負荷不平衡嚴重程度，及時制定相關的線路改造舉措，通過對原有線路的改造，確保均衡的分配到各相上，將三相用電負荷不平衡造成的危害降到最低。如針對一些TN-C的電壓配電網絡可將其零線做多點接地處理，減小其電能損耗，防止因三相負荷不均衡導致的各種安全事故的發生。針對TT系統配電網絡既要保證其中性線牢固接地，又要嚴格控制其接地電阻，確保負荷均勻分布。另一方面，做好線路的監測與管理。管理工作中將三相用電負荷平衡情況的監測納入管理工作的重點。既要做好施工中的監督，嚴格按照設計方案，進行三相電路的接入操作。同時，管理工作中，要求技術人員具備良好的責任心，認真做好三相用電負荷監視，一旦發現三相用電負荷之間的差值超過允許范圍，應認真分析原因，及時要求技術人員處理，及時的消除引起三相用電負荷的不良因素。

3.3 應用三相平衡技術

為實現對三相用電負荷不平衡情況的有效調整，電力部門應注重技術革新，充分把握三相用電負荷平衡技術發展趨勢，根據實際情況注重安裝負載補償裝置，不斷提高三相用電負荷平衡水平。如可考慮使用靜止無功器、有源濾波器等產品實現無功補償，促進功率因數提升的同時，均衡三相的電流。產品的工作原理為：外接電流互感器（CT）負責電流信息的實時監測，并將監測信息傳輸給DSP數字控制處理器，而后促使其內部系統響應，實現對三相電流的轉移，使三相負荷維持在平衡狀態。如三相負載的電流值分別為15A、20A、25A出現了不平衡現象，CT會將對應的數據采集，并傳輸給內部控制器。內部控制器經過計算會得出三相平衡時每一相的電流值為20A。而后驅動電路使得電流高的一相將5A的電流流入靜止無功器，靜止無功器向電流低的一相流入5A，如此三相的電流達到平衡。期間靜止無功器發揮對電流重新分配的作用，而且僅消耗非常低的電能。應用三相平衡技術時，電力部門應結合工作實際，做好相關三相平衡技術的應用研究，將相關裝置安裝到配電網中的合適位置。

總結：當前電能在人們的生產生活中扮演著不可或缺的重要角色。為保證電能的安全、穩定供應，電力部門工作中應提高認識，深刻認識到三相用電負荷不平衡帶來的危害，做好三相用電負荷不平衡現象的研究，找到引起三相用電負荷不平衡的引發原因。同時，注重在新負荷接入環節、配電網改造環節，做好調查研究，保證各相接入負荷的均衡性，尤其應注重三相用電負荷平衡技術的應用，通過安裝專門的裝置，實現對配電網三相電流的監測與調整。