浅谈市区低压三相负荷不平衡的原因及解决措施

2012-01-27林晓明

中国科技信息 2012年13期

关键词：中性线单相低压配电

林晓明

广东电网公司揭阳供电局，广东揭阳 522000

浅谈市区低压三相负荷不平衡的原因及解决措施

林晓明

广东电网公司揭阳供电局，广东揭阳 522000

随着市区工业用户逐渐撤离，低压三相负荷供电用户越来越少，单相负荷已经在市区低压配电网中占有相当大的比例,由于单相负荷投入的不同时性以及在低压电网建设改造和运行维护的不到位,导致了低压配电网三相负荷分配不平衡，由此对低压配电网的运行造成了一定的影响。本文作者结合自己多年在市区从事配电运行管理的工作经验，对此进行了原因分析并提出一些切实可行的解决措施。

市区配电网；三相负荷不平衡；危害；解决措施

当前市区配电网中大部分配电变压器均采用三相变压器，变压器出口三相负荷理论上应该达到对称，但是在低压配电网中存在大量的单相负荷，特别是市区经济迅速发展，市民生活较充裕，高功率家用电器快速增加，同时由于单相负荷分布的不均衡和投入的时间不同时性，使得三相负荷不平衡成为低压电网运行维护中一个比较突出的问题，作者首先分析了市区配电网三相分布不平衡的原因，阐述了三相负荷不平衡带来的危害，然后就此提出一些切实可行的解决措施。

1、三相负荷不平衡的原因

市区低压配电网三相负荷不平衡主要有以下几个原因:

⑴、市区居民照明灯具及家用电器迅速增加，家庭用电量不断提高，而家庭用电主要以单相负荷为主。尽管低压配电网大多了采用三相四线供电方式，但由于运行管理中没有把单相负荷均衡的分配到三相上，造成某相或某两相负荷过多，特别是在夏天用电高峰期，问题非常突出。

⑵、近几年来尽管配网改造力度较以前有很大提高，但大多都把重点放在10kV网架结构的完善及提高线路的环网率上，忽略了部分老城区的低压线路改造，因此老城区低压线路仍存在主干线供电方式为三相四线，分支线供电方式为单相供电的模式，造成低压三相负荷分布不平衡。

⑶、低压线路与低压表计改造不同步。由于低压线路与低压表计分别属于配电部与营业部两个不同的部门进行运行管理，因此在进行低压电网改造时，经常会发生低压线路改造与低压表计改造工程无法同步，出现了低压线路改为三相四线供电，而低压表计仍为老式的单相供电模式；或者低压表计已改造为三相供电的款式，而低压线路仍为单相供电模式，导致了工程改造后没能马上起到改善作用。

2、三相负荷不平衡的危害

低压三相负荷不平衡的主要危害有:

⑴、增加配电设备的电能损耗:①增加配电变压器的损耗。配电变压器是低压电网的供电主设备，它的损耗包括空载损耗和负荷损耗，正常情况下变压器运行电压基本不变，即空载损耗是一个恒量，而负荷损耗则随变压器运行负荷的变化而变化。当其在三相负载不平衡工况下运行时，将会造成配变负荷损耗的增加，且不平衡度越大，配变的损耗就越大。②增加高压线路的损耗。低压侧三相负荷平衡时，10k V高压侧也平衡，设高压线路每相的电流为I，其功率损耗为:ΔP1=3I2R。低压电网三相负荷不平衡将反映到高压侧，在最大不平衡时，高压对应相为1.5I，另外两相都为0.75 I，功率损耗为:ΔP2=2（0.75I）2R＋（1.5I）2R=3.375I2R =1.125（3I2R），即高压线路上电能损耗增加12.5%。③增加低压线路的损耗。在三相四线制供电网络中，电流通过线路导线时，因存在阻抗必将产生电能损耗，其损耗与通过电流的平方成正比。当三相负载不平衡运行时，中性线即有电流通过。这样不但相线有损耗，而且中性线也产生损耗，从而增加了电网线路的损耗。

⑵、降低配电设备健康运行水平:①降低配变使用寿命。配变在三相负载不平衡工况下运行，中性线将有电流流过。当中性线电流过大时，零序电流所产生的零序磁通会在油箱壁及钢结构件中通过，引起较大的损耗，从而使配电变压器运行温度升高。绝缘油和绝缘材料长期受到高温影响而加快老化，变压器寿命会缩短，严重的甚至烧坏。②增加高压线路跳闸次数、降低开关设备使用寿命。低压电网三相负荷不平衡可能引起高压某相电流过大，从而引起高压线路过流跳闸停电，引发大面积停电事故，同时变电站的开关设备频繁跳闸将降低使用寿命。③造成低压线路烧断。当低压三相负荷严重不平衡时，可能导致负荷较重的相线过载运行而产生相线断线故障，或者中性线因运行电流较大而造成中性线烧断。

⑶、影响用户用电设备的安全运行。配变在三相负载不平衡时运行，其各相输出电流就不相等，配变内部三相压降就不相等，这必将导致配变输出电压三相不平衡。同时，配变在三相负载不平衡时运行，三相输出电流不一样，而中性线就会有电流通过。因而使中性线产生阻抗压降，从而导致中性点漂移，致使各相相电压发生变化。负载重的一相电压降低，而负载轻的一相电压升高。在电压不平衡状况下供电，即容易造成电压高的一相接带的用户用电设备烧坏，而电压低的一相接带的用户用电设备则可能无法使用。甚至当三相负荷严重不平衡时，会出现零线电流过大而导致零线烧断，引起用户电器大面积烧坏，这种情况在夏天时有发生。所以三相负载不平衡运行时，将严重危及用电设备的安全运行。

3、三相负荷不平衡的解决措施

三相负荷不平衡的主要解决措施有:

⑴、积极开展变压器负荷实际测量和调整工作。配变的负荷实测需要讲究一定的方法，不是简单、随意的测量:一是负荷测量工作要结合实际用电负荷的变化情况，既要定期开展也要不定期开展，在大用户负荷投运和在高峰负荷期间，要增加测量次数。特别是在迎峰度夏期间，必须加大负荷实测力度，并根据用电性质的不同有针对性地开展。例如对于居民集中区，夏天用电高峰经常出现在夜间18点至19点多以及22点多至凌晨1点之间，所以就应该在这个时段进行测量工作。二是实测工作不能简单地测量配变低压侧A、B、C三相引出线的相电流，特别是照明用电较多的变压器台区，要测量零线上的电流，从而可以更好地比较出三相负荷的不平衡情况。三是测量工作不能只测量变压器台区低压隔离刀闸或低压开关出线，而是要向低压配电线路的末端和分支端延伸，这样可以进一步发现不平衡负荷的出现地点，确定负荷调整的方法，做好负荷的均衡合理分配。

⑵、重视低压配电网的规划工作，加强与地方政府规划等部门的工作沟通，避免配电网建设无序，尤其避免在低压配电网中出现头痛医头，脚痛医脚的局面，在配电网建设和改造当中对低压台区进行合理的分区分片供电，配变布点尽量接近负荷中心，避免扇形供电和迂回供电，配电网络的建设要遵循“小容量、多布点、短半径”的配变选址原则。

⑶、做好低压线路改造及负荷调整工作。目前市区10kV线路网架结构已经相对比较坚实，线路环网率及可转供电率都较高，因此要提高供电质量，就必须在低压线路上下工夫，加大低压线路的改造力度，具体整改措施有:一是在对采用低压三相四线制供电的地区，要积极争取对有条件的配电台区采用4芯或者5芯电缆或者用低压集束导线供电至用户端，这样可以在低压线路施工中最大程度的避免三相负荷出现偏相的出现；二是要把单相进线电源的表箱改为三相进线电源的表箱，然后在低压装表时，单相电表在A、B、C三相的分布尽量均匀，避免出现单相电只挂接在一相或者两相上，在线路末端造成负荷偏相；三是尽量保证低压线路与低压表计改造的同期性，避免低压线路改为三相四线供电而表箱仍为单相进线电源供电，或者表箱已改为三相进线电源供电而低压线路仍为单相供电模式，导致改造工程没能真正发挥较好的作用；四是及时做好负荷调整工作，运行维护人员要根据低压线路负荷测量结果制定科学合理的调整方案，对三相负荷分配不平衡度较大的低压线路进行调整。