关于降低配变三相负荷不平衡度研究及应用

李柯，李斌，程永安

（国网陕西省电力公司蓝田县供电分公司，西安710500）

1 项目研究内容及实施方案

1.1 研究内容及工作思路

近年来国家电网坚持“新农村、新电力、新服务”的农电发展战略，紧密围绕“新农村建设”、“家电下乡”等惠民政策，同时结合农村地区实际情况，找准关键问题，注重工作方法，因地制宜,多措并举，自上而下分层治理。以多年运行数据为基础，将三相负荷不平衡引起的低电压治理工作纳入常态管理，不断总结农电营销及业扩报装工作流程存在的问题，完善业扩管理制度，深入分析、研究三相不平衡对电压质量的影响程度，通过深化、细化农电日常管理，规范工作流程，逐步消除三相不平衡对电压质量的影响。

1.2 三相不平衡影响分析

配变三相负荷不平衡对电压质量的影响。目前我国农村地区绝大部分配变的绕组接线都采用D/yn0或者Y/yn0的接线方式，配变一次侧绕组绝缘接地、二次侧绕组经中性线接地,同时连接零线,二次侧低压出线采用三相四线制的供电模式。当出现三相用电负荷不平衡时，将会出现零序电流。由于配电变压器的一次侧绕组没有中性线，二次绕组侧产生的零序电流无法在一次侧绕组中予以平衡，零序电流在零序电阻上产生电压降直接会对配变二次侧产生中性点位置偏移。我们结合电路模型分析可以知道，中性点位移会导致A、B、C三相的相电压不对称，当某一相上接的负荷过大，这一相上的电压也就会降低，同时另两相的电压将会升高。因此当三相负荷的电流不平衡度值越大时，中性点的位移也就会越大，导致电压的偏差情况也就会越大。

实际情况是我国农村配网中大多数低压负荷为照明和家用电器等单相负荷用电，用户负荷的使用时间不同且分相负荷存在比较大的差异，三相电流不平衡很明显，导致某相的用户电压偏低，而有些用户电压偏高，特别是在用电高峰期期间，个别配变的某一相上接的用电设备较多，如果同时用电时就会产生单相电流较大超过其他两相，导致该相上的电压偏低，使有些用户的电器无法使用。三相负荷严重的不平衡，中性点电位就会出现偏移，线路电压降和功率损失就会大范围增加。接在重负荷相的单相用户易出现电压偏低，电灯不亮、电器效率降低、三相用电器烧毁等问题。而接在轻负荷相的单相用户易出现电压偏高，可能会导致电器绝缘层击穿、电器使用寿命减少或烧毁电器。同时对三相用户来说，三相电压不平衡，也会引起电机温度较高的现象。

农村地区三相不平衡引起的低电压情况。农村地区因三相不平衡引起电压过低的情况主要产生在比较偏远的地方，低电压主要发生在冬季负荷高峰期和晚高峰期。其次为夏季旅游旺地，由于气候凉爽、空气质量优良，吸引了大量的城市居民常住，加之旅游人员的增长较快，绿色农业、家电负荷成为该地区负荷增长点；冬季负荷高峰期主要是每年的11月-3月，春节前后外出务工人员返回，农村居住人口较平时突然增加，同时由于天气寒冷，照明、取暖设施集中使用造成负荷高峰。配变台区三相负荷不平衡易造成三相电压不对称，并且存在某相电压过低现象。

三相负荷平衡是安全供电的前提。三相负荷不平衡时，轻则降低线路和配电变压器的供电效率，重则会因负荷相重载过大，造成导线烧断、开关烧坏或者变压器烧坏等严重事故。同时低压线路中线线径一般较细，三相负荷不平衡时中线电流过大，会导致发热，有可能引起火灾，或者被烧断。同时只有三相阻抗平衡，才能保证低压漏电保护器安全运行，防止出现人身触电伤亡等恶性事故。

三相负荷保持平衡是降低线损的基本。三相负荷不平衡将会产生不平衡电压，出现电压偏移，增大中性线的电流，就会大大增加线路的损耗。实践证明，一般情况下如三相负荷不平衡可引起线损率上升2%～10%，三相负荷不平衡度如果大于10%，则台区线损将会很明显的增加，较大的影响企业的经济效益。

三相电器的效率降低。配变如果在三相负载不平衡情况下运行，输出的电压三相也会不平衡。由于存在着正序、负序、零序三个电压分量，当三相不平衡的电压输入三相电器后，负序电压产生旋转磁场和正序电压产生的旋转磁场相反，就会引起制动效应。由于正序磁场比负序磁场强，电动机仍按正序磁场方向转动，而负序磁场的制动作用，必将引起电动机输出功率降低，从而导致电动机输出效率降低。运行时电动机的温度和无功损耗，也将随电压的不平衡升高和增大，如果这种情况下长时间运行就会出现故障或者事故。

1.3 项目实施情况

本项目采用下列几种方法解决目前配变低压台区三相负荷不平衡所引起的低电压等负面现象，治理三相负荷不平衡治理低电压工作,适用于配变低压台区三相负荷不平衡度大于15%而造成的单相电流较大，从而产生较大压降而造成的低电压现象。

加强分相审批及日常管理。结合农电日常管理工作，认真分析农电业扩报装流程、制度存在的问题，以及三相不平衡对电压质量带来的影响，完善管理制度，完成《农村供电分公司低压负荷接入审批制度》的编制工作。

负荷分相调整。两相负荷进行综合调整，将高负荷相调整到低负荷相线路供电，调整后三相负荷更加平衡。

计量箱分相编号管理。为了便于对台区负荷进行分相管理，统计三相负荷变化情况，对台区计量箱进行分相编号及统计，为新增用户接入提供指导。

电网改造。对于由于供电半径过大，负荷过重导致的供电末端“低电压”问题，且通过农网改造提前规划好线路走径及配变布点，使得供电半径得到改善或者增加无功补偿等装置进行彻底解决，尽量减少2相线的分布，同时考虑后期负荷发展。

特殊情况。针对个别配变平均负载率低于25%、电压波动过大的季节性“低电压”问题，可使用有载调容、调压配变。

2 应用效果分析

结果表明，采取调整负荷措施后，台区原来因三相负荷不平衡引起的低电压情况得到显著改善，综合电压合格率显著提高，在全天各个时间段，三相电压均符合电压质量规定范围，实现了预期研究和应用目标。

实施降低三相负荷不平衡后，设备利用率得到提高，因三相负荷相对平衡，可降低线损率，并有效提高相电压，不用进行投资。缺点是农村用电负荷同时率较低，在进行平均分配负荷后，不能完全达到负荷平衡，由于多次进行调整，影响工作效率。

3 结论与建议

3.1 结论

理论分析和实际监测表明，农村地区配电线路负荷三相不平衡会引起电压质量降低，在负荷高峰期会对用户生产、生活造成严重影响，经过项目实施可知调整三相用户数量和负荷分布的方法是提高台区相电压的有效措施。

三相负荷不平衡治理适用于农村单相负荷较多，三相负荷较少的台区，对于负荷同时率较低的台区应健全资料、多次进行调整，直至不平衡率降至最低。如果农村配变的三相负荷不平衡度都达到规定范围，其后期产生的经济效益也将会十分可观，电网安全可靠运行也能得到保证，为农村地区群众生产生活用电需求做好电力保障工作。

3.2 建议

①由于负荷随时发生变化，所以要关注负荷突变、关注用电季节变化。随着用户负荷增加或季节变化，及时调查、规划、调平，不断提高三相平衡度。②对负荷较大的农村低压动力客户装置三相缺相保护装置，当任何一相断电时，能自动切断总电源以消除三相不平衡。③农网改造施工时分支线应尽量架设三相四线制线路，减少迂回线路，杜绝交叉跨越，T接用户时做好负荷调查科学分配线路负荷。④同时管理部门应把配变三相负荷不平衡度作为常态化管理，制定奖惩规定，列为考核指标，促进台区管理人员对此项工作的自觉性和积极性。