低压线路三相负荷不平衡的处理

低压线路三相负荷不平衡的处理

崔伟

（南通三新供电服务有限公司海安分公司江苏南通2266000）

摘要：三相负荷保持平衡是节约能耗、降低损耗的基础。一般情况下三相负荷不平衡可引起线损率升高，三相负荷不平衡度若超过10%，则线损显著增加。

关键词：低压线路；三相负荷；不平衡；处理

一、选择课题

1、问题提出

《配电线路运行规程》中第7.5.2条规定：变压器的三相负荷应力求平衡，不平衡度不应大于15%，只带少量单相负荷的变压器，零线电流不应超过额定电流的25%，不符合上述规定时，应将负荷进行调整。《国网南通供电公司同业对标指标管控办法》中规定：低压线路三相负荷不平衡日超限时间应低于60min。

2016年某供电公司供电所台区三相负荷不平衡超限发生次数进行了统计，1—12月低压线路三相不平衡超台区共有381台，三相不平衡情况较为突出。

2、低压线路三相负荷不平衡超限问题分析

2.1问题现状

2016年7—9月份迎峰度夏期间低压线路三相负荷不平衡超限现象尤为严重，7—9月3个月发生不平衡台区分别为59、50、47台次，合计达到了156台次，占2016年三相负荷不平衡超限台区总数的41%。调查发现：气温和低压线路三相负荷不平衡超限台数呈正相关，天气的温度越高，低压线路三相负荷不平衡超限台数越多。

进一步的调查发现，气温高于30℃，用户开始使用空调等降温设备。气温越高，空调等大功率设备投切越多，而这些负荷天然存在不稳定性（电器使用时间、电器使用的数量随时变化），负荷沿着220V线路以不同容量、在不同地点频繁接入或退出电源，导致三相负荷电流随时处于变化之中，从而引发低压线路三相负荷不平衡出现。

2.2传统方法的局限性

传统的针对低压线路三相负荷不平衡采用的处理方法是将线路停电，人工登杆重新分相搭接接户线，使三相负荷基本达到平衡。但这种人工处理方法存在以下问题：按照《国家电网公司创流对标工作管理办法》中规定：低压线路三相负荷不平衡日超限时间高于60min，即判定为低压线路三相负荷不平衡超限。用人工停电调整负荷的方法，从接到低压线路三相不平衡负荷信息，到赶到现场，进行三相负荷测试，再到登杆调整结束，耗时较长，此时台片日超限时间已经远大60min，当日低压线路三相负荷不平衡已经超限。

另外，停电人工调整接户线负荷会造成台片停电次数增加，影响居民用户的正常用电，降低了供电可靠率，甚至可能引发频繁停电投诉。

调整效果不明显，由于家用电器使用时间、电器使用的数量随时变化，负荷沿着220V线路以不同容量、在不同地点频繁接入或退出电源，导致三相负荷电流随时处于变化之中，今天负荷调整完成，明天又可能出现三相负荷不平衡超限。

高温天气人工调整接户线负荷，增加了工作人员劳动强度，增加公司运营成本。

因此，针对低压线路三相负荷不平衡超限的问题需要开辟全新的解决途径，QC小组计划研制一种低压线路三相负荷不平衡自动调整装置，实现自动监测、计算，并带电自动调整低压线路三相不平衡负荷。

二、制定解决方案

1、提出方案

对低压线路三相负荷不平衡自动调整装置进行一级方案分解，初定三种方案，分别是研制电容补偿式三相不平衡负荷自动调整装置、研制终端式三相不平衡负荷自动调整装置、研制负载切除式三相不平衡负荷自动调整装置，对三种方案的使用年限、动作响应时间、实施效果等3个方面进行比较，决定研制终端式三相负荷不平衡自动调整装置。方案比较如表1所示。

2、最优方案

确定研制终端式低压线路三相负荷不平衡自动调整装置为最优方案后，对方案进行二级分解。将研制终端式三相负荷不平衡自动调整装置，分为数据采集模块、控制分析模块、动作接收模块三个部分。分别采用研制控制分析管理终端、研制电流数据采集模块、研制自动切换相开关的模式。

表1三种方案的比较

三、实施过程

1、分解措施

数据采集模块：通过电流模块采集各分支线路的相线电流信息，要求配变各支路电流采集误差≤0.5%；

数据采集模块单元功能分析；

设计电流模块的原理图；

根据原理图制作电流模块；

设计分支电流采集互感器图纸；

根据图纸制作电流采集互感器；

电流数据采集试验。

控制分析模块：研制具有存储和计算分析功能的台区管理终端，要求：计算三相负荷平衡度准确率达100%；

设计台区管理终端原理图；

设计台区管理终端工作电路图及程序加载流程图；

根据图纸制作台区管理终端；

分析计算设定三相不平衡参数。

动作接收模块：研制具有单元电表电流采集、传输功能的自动换相开关，要求：无线通讯信号传输准确率达100%，实现不停电自动换相；

绘制自动换相开关设计图；

绘制自动换相开关接线图、安装图；

根据图纸制作自动换相开关；

无线通讯试验。

现场组装试验：安装试验，要求：三相负荷不平衡自动调整时间≤30ms/次；

安装低压线路三相负荷不平衡自动调整装置；模拟三相负荷不平衡试验。

2、设计

2.1建立数据采集模块

对数据采集模块的单元功能进行分析，数据采集模块应具有两大功能。一是采集台区低压线路三相负荷中的每相负荷电流，二是对每条接户线的负荷电流进行采集。利用电流互感器（计量级）对分支线路进行数据采集。研制控制分析模块，对三相电流、分支电流、接户线电流进行分析计算。

2.2设定三相不平衡参数

江苏省电力公司对农村低压电网三相不平衡度的规定：

当负载电流≥配变额定电流的60%时开始计算台区的三相不平衡度，负载电流大于等于额定电流的60%，小于额定电流的80%时，三相不平衡度标准为：（最大电流－最小电流）/最大电流＜50%。负载电流大于等于额定电流的80%，小于额定电流的100%时，三相不平衡度标准为：（最大电流－最小电流）/最大电流＜40%。

负载电流大于等于额定电流的100%，三相不平衡度标准为：（最大电流－最小电流）/最大电流＜30%。

当一台配变的负载电流小于额定电流的60%时，不计算该台片的三相负荷不平衡度；当配变的负载电流大于等于额定电流的60%时，开始计算台片的三相负荷不平衡度，三相不平衡度的标准分为30%、40%和50%三个标准。因此三相负荷不平衡参数最低标准为30%。

三相负荷不平衡度＜30%，调节步距精度为1%。

为了确定最佳三相负荷不平衡度动作参数，采用二分法进行实验：选择22%作为低压线路三相负荷不平衡度设定参数值，台片电压质量合格率达到了99.9%，为最佳。因此将：（最大电流－最小电流）/最大电流＜22%作为低压线路三相负荷不平衡度的设定参数值。

2.3建立动作接收模块

采用自动换相开关，自动换相开关无线接收通讯信号并根据指令调整接入相位。

3、安装试验

实验室模拟配变台区低压线路三相负荷不平衡试验，电源端安装新研制的台区管理终端、数据采集模块，采用白炽灯作为负载，三盏白炽灯作为1组，每相电源接10组白炽灯，分组分别安装自动换相开关；另准备3组白炽灯作为不稳定负荷，在三相上任意投切3组不稳定负载，进行50次低压线路三相负荷不平衡自动调整试验，实验结果：低压线路三相负荷不平衡自动调整时间平均为22.90ms。

结束语

提高工艺水平，更换关键零件，提高换相开关寿命和可靠性。通过改进制作流程及技术进步，实现降低成本。继续深化研究，利用国内外先进技术，逐步降低换相时间。

参考文献

[1]郑薇.低压三相不平衡调相装置的研究与设计[D].山东理工大学.

[2]吕行.低压三相不平衡调补装置的研究和设计[D].大连理工大学.