浅谈三相负荷不平衡对线损的影响

浅谈三相负荷不平衡对线损的影响

陈政文

陈政文

国网福建政和县供电有限公司福建政和353600[摘要]线损率是衡量供电企业发展水平与整体管理现状的重要尺度之一，配电网线损通常占点电网总线损的四成以上，一旦出现三相负荷不平衡，便直接增加线路损耗比例，还会对配电变压器与用电设备的安全运行造成影响。

[关键词]三相负荷不平衡线损影响

随着我国电网的建设与改造工程逐步完成后，低压电网的结构发生了较大变化，基本解决了电网结构的薄弱环节，大大加强了低压电网的供电能力，供电质量，可靠性有了显著的提高，大部分配电台区线损率已经降到了10以下，但是，仍然有个别区域因三相负载不平衡原因而造成线损率只高不下。配电网的三相负载不平衡的现象日益显现，一旦出现三相负荷分布的不均匀，不对称时，就可能因为旋转电机转子发热导致损坏、大负荷相设备超过负荷度、继电保护误动作等而造成危害。配电网三相负荷不平衡的现象时常发生，对此，必须通过了解三相负荷不对称的类型及三相负荷不平衡造成的不良后果，找出三相负荷不对称的理论原因，展开实践论证。针对其原因找出消除三相不平衡的有效措施，这对降低线损率及节能具有非常重要的意义。

一、三相负荷及其不平衡类型

三相负荷简单来说是采用三根相线，从而给用电设备提供电源，让其做功。工厂、建筑施工现场一般多为三相负载。在三相负载中又可以分为平衡负载和不平衡负载。三相平衡负载各相电流均比较相近。而三相不平衡负载各相电流差别很大，电流过高的相线由于发热升温，很容易引发火灾。单相负载简单来说就是用一根相线外加一根工作零线，即火线加上零线一起提供电源做功。我们使用的普通电器一般都是单相负载。

三相负荷不平衡的基本类型。

(1)三相负载不平衡，负载大的相总是大，负载小的相一直小，在每天的各个时段的相差比例没有显著的变化。这些负载基本上都是单相用电类型，三相的动力较少，负载没有平均分配到三相上。

(2)白天负荷时段的三相负载基本上保持平衡，可是晚上负荷的高峰时段负载不平衡的程度较为严重。这类负载的特点为三相生产和单相生活的用电量都很大，白天主要都是生产用电，所以三相电压较为平衡。由于单相生活用电基本上没有在三相上分配平均，从而导致出现晚上的生活用电高峰时段，三相电压严重不平衡，电流相差甚大。

(3)各相负载电流的大小是根据时间发生变化，在某阶段时间里，这一相电流较大，而在另一段时间内，另外一相电流又较大。从而反映了单相负载的波动不平衡，波动较大，在三相上是不对称，不同步的。

(4)有些三相不平衡是随着季节的不同而发生变化。根据每个季节的交替变换，三相生产用电和单相生活用电的比例都不经相同，而单相负载不平衡是因为没有平均分配在三相上所致。

二、三相负荷不平衡造成的不良后果

1，线损增大。线损在线路中损失多少和线路中所通电流负荷的平方成正比，三相负荷不平衡线损就会越大，反之越小。

2，影响供电质量。当三相负荷不平衡时，线路与配变绕组中的电压也不一样，负荷大的电压降大，供电电压低，从而用电设备也因为三相不平衡受到影响。如：供电企业直管到户，低压电网损耗大，将降低供电企业的经济效益，甚至造成供电企业亏损经营。农电工承包台区线损，线损高农电工奖金被扣发，甚至连工资也得不到，必然影响农电工情绪，轻则工作消极，重则为了得到钱违法犯罪。变压器烧毁、线路烧断、开关设备烧坏，一方面增大供电企业的供电成本，另一方面停电检修、购货更换造成长时间停电，少供电量，既降低供电企业的经济效益，又影响供电企业的声誉。再如对用户的影响。三相负荷不平衡，一相或两相畸重，必将增大线路中的电压降，降低电能质量，影响用户的电器使用。变压器烧毁、线路烧断、开关设备烧坏，影响用户供电，轻则带来不便，重则造成较大的经济损失，如停电造成养殖的动植物死亡，或不能按合同供货被惩罚等。中性线烧断还可能造成用户大量低压电器被烧毁的事故。

三、三相负荷不平衡对线损的影响

1，增加低压线路中的电能损耗

在三相四线制供电线路中，三相负荷不平衡难以避免，那是因为有单相负荷的存在。当三相负荷不平衡时，中线段就会有电流通过，致使相线和中线的电能都有所损耗。

2，增加变压器中的电能损耗

三相不平衡导致了电流在变压器中的损耗，变压器的电能损耗主要是铁损(空载损耗)、铜损(负载损耗)以及杂散损耗等几个部分。当配电变压器的状态处于不平衡时，这三个部分的损耗率都会增加。变压器的铁损不仅是主磁通引起的空载外，还包括因铁芯叠片之间的绝缘损伤，从而引起局部涡流损耗、漏磁通在油箱以及其他结构部件里的附加铁损。一般6-1OKV的配电变压器经常采用Y∕YN0接线，铁芯一般分为三铁心柱结构，当低压侧三相负荷不对称时，会出现零序电流，但是高压侧没有零序电流。因为低压侧的零序电流产生的零序磁通在铁芯中不能闭合，可是又需要将油箱壁闭合，从而在油箱等附件中发热产生了附加铁损。

变压器的负载损耗不仅因为高、低压侧直流电阻引起的铜损，还包括因集肤效应和导体中电流的分布不均匀所产生的附加铜损。增加高压线路中的电能损耗。在低压配网中，三相负荷不平衡不仅增加了低压线路中的电能损耗，高压线路中的电能损耗也会增加。因为，当低压侧三相负荷不平衡时，反映到配电变压器高压侧的三相电流也会出现不平衡。

四、三相负荷不平衡的原因分析

在供电网的改造过程中，对配电台区采取了一系列降损措施，如增加配电变压器的数量，配电变压器放置在负荷你更新、加大导线直径、合理配置变压器容量、缩短供电半径、改造电压线路、新架引户线等等，从而起到了一定的降损效果。可是，个别台区线损率仍然很高，由于每相电流相差很大，虽然采用三相四线制供电，无论是从理论还是实践上分析，还是会使三相负荷电流不平衡，从而引起线路损耗增大。

五、解除三相负荷不平衡的有效措施

1，平衡配电变压器的三相负荷。由之前的分析可以看出，当三相负荷不平衡时，配电变压器的电能损耗增加，从而证明三相负荷不平衡度越大损耗也就越大，对此，应加强对配电变压器三相负荷的监控，做到及时调整负荷，尽量使三相负荷保持平衡。应注意以下几个方面：保证在变压器出线处和低压线分支的地方用钳形的电流表测量各相电流及中线电流，如果超过规定的不平衡度时应做到及时调整每相负荷，尽量将单相负荷用户根据用户数量、负荷类别、漏电情况等均匀的分配到线路上。在低压台区中，照明负荷等单相负荷如果比较集中，应尽量改为三相四线制供电，从而使三相四线供电与单相供电比例均衡，达到合理化供电。

在保证低压线路末端负荷平衡的前提下，尽量还要保证主干线和出线端负荷保持平衡。配电变压器低压侧电流的不平衡应小于10％，低压侧干线及主变压器分支线首端的电流不平衡度应该小于20％。220V／380V三相四线的中线电流不应超过首端额定相线电流的25％。2，选择合理的无功补偿方式。在低压电网中，以单相负荷为主。由于三相负荷难以平衡，所以在进行无功补偿时应该选用三相分补的方式，或者采取三相共补的方式。除了采用通负荷并联电容的补偿方式外，还可以采用在相问的部位跨接电容，接入合适的电容同样可以起到提供功率因数、减少电能损耗和改善电能质量，以达到节约电能的作用。

3，装设三相不平衡保护器。解决三相负荷不平衡，可以装设三相不平衡保护器(三相断电保护器)，在三相四线电路中，只要系统中任一相没有电流，都会很快切断电源，起到消除三相不平衡的作用。

结语

综合，配电台区低压线损率较高是因三相负荷电流不平衡所引起的。所以，为了降低低压配电网的线损，必须通过先进的科学技术和管理措施来保证三相平衡运行。

参考文献

[1]蔡树锦，三相负荷不平衡对线损的影响【J】，农村电气化，2002，o4