三相不平衡负载对低压线损率的影响探析

三相不平衡负载对低压线损率的影响探析

盛廷梅

盛廷梅

（江苏省电力公司徐州市铜山供电公司221009）

摘要：线损率是供电企业的一项重要经济指标，同时，线损率也是衡量企业对于整体化管理水平的重要标志之一，配电网的线损一般要占到整个电网总线损的40%以上，一旦配电网出现三相负荷不平衡，将直接增加电能在线路的损耗比例，还会影响配电变压器和用电设备的安全运行及电压质量。

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。

1三相负荷的定义

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。

2三相负荷不平衡的基本类型

2.1三相负载不平衡，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。

2.2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。

2.3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。

3三相负荷不平衡造成的不良后果

3.1三相负荷不平衡不容忽视

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。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。

用电设备都是按额定电压来设计和控制的，负荷不平衡会产生谐波过电压。三相负荷不对称会引起中性点移位，如果零线接地不符合要求，中性点会随着负荷的变化而飘逸。从而引起电压的现象发生，甚至接近线电压，许多家用电器等电器设备都会因过电压而缩短寿命，甚至直接烧坏。

3.2三相负荷不平衡对线损的影响

3.2.1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。

3.2.2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6~10kv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。

3.2.3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。

4三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。

5解除三相负荷不平衡的有效措施

5.1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。

5.2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，还可以采用在相间的部位跨接电容，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。

5.3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。

6结束语

综合上述，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]宁显斌.三相电网不平衡的PWM整流器研究[D].中南大学2010

[2]何金梅.不平衡电网电压下双馈风电系统的控制研究[D].哈尔滨工业大学2013

[3]於妮飒.不平衡电网下双馈异步风电系统的预测电流控制技术研究[D].浙江大学2013