智能三相负荷不平衡调整装置研究

智能三相负荷不平衡调整装置研究

马金虎 岳诚 张晶 程小虎 黄敏敏

国网滁州供电公司 安徽滁州 239000

摘要：目前，由于我国大部分的低压配电系统都是采用的三相四线制的接线方式，这样会造成单相负载不均衡问题的出现，从而导致变压器输出侧处在三相不平衡的状态下。配电变压器长期处于三相不平衡的运行状态，会导致变压器损耗、电动机有功输出降低，加大了配电线路损耗、降低了变压器的输出、损坏客户用电设备等现象出现。采取切实可行、经济合理的补偿抑制措施，提高其电能质量确保系统的安全、可靠和经济运行。

关键词：配电变压器；三相负荷；不平衡；调整

引言：

近十多年来，跟着电力电子技术的敏捷发展，电力系统中大功率电力电子设备日益增多，在进步了工业设备的功率和自动化水平的一起，也带来了电力系统的无功问题。因为理性负载的存在，电网中电流与电压发作相位差，然后发作无功功率，形成功率因数低下。在电网中，还存在别的一类问题三相不平衡。在中低压配电网中，三相负荷随机改变，三相负荷不平衡会引起旋转电机的附加发热和振动，危及其安全运转和正常出力，引起以负序重量为起动元件的多种保护发作误动作，这对电网安全运转是有严重威胁的。在中、低压配电网中，三相负荷因为是随机改变的，因而一般是不平衡的。三相负荷不平衡会导致供电点三相电压、电流的不平衡，进而添加线路损耗，一起会对接在供电点上的电动机运转发作晦气的影响。

1造成配电变压器三项负载不平衡的原因

1.1管理方面的原因

对配电变压器三项负载不平衡的问题没有给予足够的重视，也没有制定相应的考核管理办法，对其进行管理时，具有一定的盲目性、随意性；运维人员对配电变压器三项负载的管理也比较放松，所以导致变压器长期处于三项负载不平衡的状态。

1.2电网架构的问题

对于电网架构的改造不够彻底，电网结构一直相对比较薄弱，运行的时间也比较长。另外，单相低压线路的问题一直没有得到改善，而且线路都是动力和照明的混合，用户的单相用电设备较多，这些设备的功率都较大，使用时多采用单相的电源，使用的几率也不一致，从而导致配电变压器容易处于三项负载不平衡的状态，同时，还增加了管理的难度。

2三相负荷不平衡的危害

2.1对配电变压器的危害

造成配电变压器出力减小。配电变压器绕组结构是按负载平衡运行工况设计的，各相性能基本一致，额定容量相等。配电变压器的最大允许出力受到每相额定容量的限制，当其在三相负荷不平衡工况下运行，负荷轻的一相就有富余容量，从而使其出力减少。三相负荷不平衡越严重，配电变压器出力减少越多。为此，配电变压器在三相负荷不平衡运行时，其输出的容量就无法达到额定值，其备用容量亦相应减少，过载能力也降低。同时，配电变压器处于不对称运行状态，会造成零序电流过大，轻则造成配电变压器局部金属配件温升过高，重则将会造成配电变压器的单相烧毁或中性线断线，烧损线路设备和用户电器等严重后果。

2.2对一般家用电器的危害

配电变压器在三相负荷不平衡时运行，其各相输出电流就不相等，这必将导致其输出的三相电压不平衡，中性点发生位移造成中性线有电流通过。在此情况下，负荷重的一相电压降低，导致照明灯具不亮、电器效能降低，而负荷轻的一相电压升高，可能造成家用电器绝缘击穿、损坏或使用寿命缩短。

2.3对电动机的危害

如果三相变压器输出的三相电流不平衡，线路中将产生负序电压，负序电压会产生一个与正序电压正好相反的旋转磁场，会起到阻止旋转的作用。由于正序磁场产生的能量更加强大,电动机的旋转仍然是按照正向旋转的，但由于电磁场存在着负序电压，因此会在一定程度上减少电动机的输出功率，减少扭拒，电机的效率会降低。同时，电动机的无用功加大，线圈的温度升高。因此，电动机在三项不平衡状况下运行，既会减少电机寿命也会增加能耗。

2.4对人身的危害

在配电变压器中性点接地运行方式下，如接地电阻达不到技术要求时，配电变压器三相负荷严重不平衡就会使中性线带电，从而对接触接地极或配电变压器金属构架人员的人身安全构成威胁。在三相负载严重不对称不平衡情况下，零线上就会出现比较大的电流和较高的电压，它将导致人身触电的危险。

2.5对电压质量和线损的影响

在三相负荷不平衡度较大的情况下，配电变压器中性点不接地或接地电阻达不到技术要求时，中性点将发生位移造成中性线带有一定的电压，从而加大线路的电压降，使线路供电电压偏低，尤其是线路末端的电压远远超出电压降的允许范围，直接导致用户用电设备不能正常工作，电器效能降低，同时极大增加线路损耗。配电网中因单相负荷的存在，往往会造成三相不平衡，结果不仅会导致相线损耗增加，而且使中性线有电流通过，产生损耗，使线损也大大增加。实践证明，一般情况下三相负荷不平衡可引起低压线损率升高2%—10%，不平衡度越高对低压线损率的影响越大，如不平衡度超过30%，影响低压线损率可以达到3—6个百分点。

3常规的解决措施方法

3.1加强制度建设，做好变压器负荷不平衡管理

为了做好对配电变压器三相负荷不平衡的调整，首先就要加强制度建设，对三相负荷平衡的检测与考核机制进行完善，促使相关管理者能够对三相负荷的变化进行有效的检测与控制，以此使三相负荷的偏差得以计算出来，同时基于对监测数据的分析，进行负荷调整计划的制定工作。三相负荷不平衡会对供电企业的经济效益与安全管理造成直接的影响，因此，企业应在日常管理与考核中对此予以高度重视，做好相关监测、调整与考核工作，以此提高变压器运行的稳定性。此外，还要管理好基础资料，使单相负荷接入的随意性得以控制。现阶段，有的供电企业在基础资料管理方面相对薄弱，进而导致用户接入的随意性过强，最终造成三相负荷不平衡。因此，必须加强对用户负荷基础资料的管理工作，并根据电网的实际运行情况，使三相负荷不平衡得到根本性的解决。

3.2采取先进技术手段，对三相负荷不平衡进行调整

为了调整三相负荷不平衡的状态，还要从技术方面入手，首先，应对配电网络加以改善，让四线制之间代替两线制，为三相负荷不平衡状态下的负荷调整提供便利。其次，还应结合三相负荷的监测工作，调整低压用户负荷，确保每天高峰期三相负荷达到基本平衡的状态，在条件允许的情况下，可以安装相关设备，对三相负荷进行动态监测，以此为三相负荷的调整提供重要的监测数据。再者，还要增大中性线的导线截面，做好配电网络规划与建设，尽量保证中心线能够与其它相线具有一致的界面，以此使损耗、断线情况得以控制与减少。最后，还可以在配电网络中增加接地点，这样就是三相不平衡导致中性点偏移，由于此造成的电压降也可以尽量减小，以此使设备得到保护。

3.3进行配电变压器的合理规划和设计

对配电变压器的三相负荷进行控制，是一项系统性的工作，它的过程也比较复杂。首先要做的就是，要对配电变压器进行合理的规划和设计，对负荷进行合理的预测，对申报的负荷资料进行合理的统计和分析，要对资料中涉及的用电户数、负荷大小、用电性质、生产班次等进行排列，对这些资料进行合理的分析，通过分析结果，确定配电变压器的位置、布线的方式，对其进行合理的设计，从而保证负荷的平衡，从源头上做到均匀分配。

结束语：

电力系统中三相不平衡是影响供电系统电能质量的重要因素，其具体的参数是衡量供配电系统电压质量的指标，在实际系统运行中，必须结合相关的国家标准规定的限值，采取切实可行、而又经济合理的改善措施，确保配电系统的安全、可靠和经济运行。

参考文献：

[1]张欢.基于用户分类的低压配网三相平衡化降损研究[D].长沙理工大学，2013（08）：45~46.

[2]吕忠民、郭占杰，三相负荷不平衡对线损的影响，科技创新导报，2015

作者简介：马金虎（1974.9-），男，汉族，安徽定远，国网滁州供电公司营销部副主任，高级工程师，本科，单位：国网滁州供电公司，研究方向：综合能源服务，电力系统自动化