论配变台区三相负荷不平衡的调节策略

彭松涛

摘 要：随着经济科技的发展，我国已经成为用电大国，而农村居民生活用电量更是快速提升，农业生产用电量也在持续稳定的增加，农村用户用电量已经超过国网总售电量的一半以上。故农村居民对电的需求越来越大，对电能的质量要求也越来越高，安全用电也成为重中之重。目前，我国在农村低压配电网中的接线方法为三相四线制，由于农网配置设备较低，而农村又以单相负载居多，容易出现三相不平衡问题。本文就造成农村配变台区三相不平衡负荷的原因和其危害，以及采取何种方法尽量降低三相负荷的平衡度进行讨论。

关键词：农村配变 三相不平衡负荷 危害 解决方法

1、造成三相不平衡的原因

1.1设计分配负荷不当。设计分配负荷时随意分配三相线路上的负荷，没有通过去现场勘测后根据实际情况来分配。

1.2缺乏实时监测和实地勘测。由于农村用电面积大，负荷不集中，且农村用电量也越来越大，供电所内员工不经常进行有效的监测和调整负荷。

1.3配电变压器及其他设备跟不上用电负荷的需求。随着现在农村居民用电设备增加，而一些未完成农网改造的变压器容量较小（30KVA），巷线还在使用BLV30等线径小的导线，其他设备绝缘老化易发热，导致线路烧毁或变压器过载能力极度降低。

1.4随机因素造成。随机因素造成单相短路、相间短路或相序错乱等。如：雷雨天气，用户私自更换三相动力相序，大货车挂断导线等。

2、三相不平衡的危害

2.1电能质量和线路损耗的危害

在配电网中线路存在阻抗，电流通过线路时必定会损耗电能，而农村中多以单相负载居多，且多为单相抽水排灌与照明混用，易造成不平衡。在发生三相负载运行导致不平衡的情况较大下，会导致中性点电压偏移，使得中性线带有一定电压UN≠0（平衡时UN=0）。这样不仅三条相线会产生损耗，且中性线亦会有损耗，当中性点流过的电流过大时会导致中性线烧断，若A、B相有负荷会导致原来在A相的负荷和B相的负荷串联，形成380v的线电压，根据串联分压原理分析可得知，用户的小功率大电阻电器承受的电压、流过电流过大，则易烧毁。

2.2对电能计量装置干扰

农村低压配电一般采用TN-C三相四线制供电。由于系统中有中性线，三相不平衡会产生正序、负序、零序电流，中性线中必然还会夹杂谐波电流。负序、零序电流分量会对电表计量的精度造成一定的影响，若产生电噪声干扰，可能会至使逻辑计算功能出错，控制失灵，重则损伤元器件。在高压侧，虽然零序电流不会向系统传递而在变压器内环流，但负序电流分量却可向系统传递，依然可以对计量装置产生干扰。

2.3配电变压器产生影响

a.配电变压器产生零序电流，变压器在三相负载不平衡工况下运行时，会产生零序电流，其随三相负载不平衡程度变化而变化，不平衡度越大，零序电流也会相应的增大。

b.加大配电变压器的电能损耗，变压器在三相负载不平衡工况下运行时，使得变压器不对称运行，变压器损耗增大，其功率损耗和负载的不平衡度成正比。

c.配电变压器出力减少，配电变压器在设计时是按负载平衡运行时的工况去设计的，其三相绕组基本一样，额定容量一致，配变的最大出力受每相的额定容量限制。由于现在农村三相动力和单相照明接线混乱，很多单相负载接在同一相上，使得每年年底三相负荷严重不平衡，出现变压器损毁，居民家中电器烧毁，直接间接造成很多不可估量的后果。

2.4危害用电设备的正常运行

由于变压器设计其每一相绕组的阻抗基本相同，三相负载平衡运行时，变压器每相绕组的电流模值基本一致且相位相差120°，内部三相电压降相同，故其每相输出的电压也是平衡的。若变压器在三相不平衡工况下运行时，三相输出的电流模值和相位角就会出现不等，中性点会有电流流過，出现中性点漂移，变压器内部三相电压降发生变化，其输出电压出现不平衡。负载轻的一相电压变高，易烧毁用户家中电器；负载重的一相电压降低，使得用户家中电器由于电压低无法正常使用。

2.5给人身安全带来危害

配电变压器三相不平衡运行时，会使得中性线带有电流，若是接地电阻达不到要求，会导致接地极和配变金属台架带电，危及行人和维护人员的个人安全。且农村用户户外安全意识不高，易发生触电事故。

3、解决配变三相平衡的方法

3.1合理布线

a.在农网改造时就要尽量合理布线，在把配电公变应放置在负荷中心或增填配变数量的前提下，配变出线接到用户侧的低压干线、分支线、巷线尽量使用三相四线制，降低线路的交叉跨越和回绕，且尽量增大线路线径。

b.尽量多增设几根接地线，可在出现三相不平衡而引起中性点偏移时，可降低有此产生的电压降，从而可以有效的保护电气设备。

c.要合理分布三相和单相巷线，接到用户侧的巷线由同一基杆塔上的三相四线引下至用户电表侧，用户侧的三相或单相负荷应先实地测量均匀分布。

d.尽量降低单相接户巷线的总长（正常不大于20米），且用户负荷不超过15A，若大于15A则要在三相四线制线路上再引一组线路。

3.2合理分布负荷

在农网改造用户智能表集中安装或已完成农网改造，应根据客户实际情况分析，深入用户家中，核实客户用电负荷，了解客户用电规律。

3.3增设无功补偿装置器

利用无功补偿装置通过投切电容器组调整不平衡电流。由于电动机和家用电器在运行时会产生无功功率。在农网中客户负载以感性居多，当电流在感性负载中流过时，电流相位滞后于电压相位90°，当电流在容性负载中流过时，电流相位超前于电压相位90°，如果在运行电路中同时存在感性、容性负载时，由于其感性和容性电流相位正好相差180°，便可以相抵。

3.4装设换相开关装置器和三相断相保护器利用换相开关装置利用CT监测计算来确定每一相的电流大小，再进行比对判断与正常运行时电流的差值来确定应该如何换相，通过换相开关在线切换输出侧的负荷，把电流较大侧的负载相相应的调出一部分到电流小的一相从而抑制三相不平衡。

4、总结

本文就三相不平衡的原因、危害、抑制方法做了一个简单讨论，产生三相不平衡问题的主要可变因素是随着用户负荷的增加和其用电规律的可变性，由于受经济情况限制，目前农村以现场勘测巷线后改变农网配变台区结构来抑制三相不平衡现象居多，本文也就改变农网配变台区结构着重做了介绍，希望未来在不改动农网配电结构的前提下可以多增设一些智能投切负荷设备及时调整负荷以改善农村配变三相不平衡问题。

参考文献

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[2]陈志强，刘宏伟，胡桂霞，杨森.浅谈三相负载不平衡的危害及对策[J].内蒙古石油化工，2012年第4期.