配电三相负荷不平衡产生及影响线损的解决措施

2018-11-08刘毅

电子测试 2018年21期

刘毅

（国网陕西省电力公司汉中供电公司，陕西汉中，723000）

0 引言

近年来，我国在大幅度的进行电网改造工作，在电网改造工作中变压器肩负了重要的过渡作用，可以说变压器的使用是配电台区的核心枢纽部分，而配电台区的线路网则是变压器输送电力的通道。显然，变压器与配电台区有着而不可分割的联系，科学、合理的线路网络为变压器提供了安全的工作环境，而变压器的低压侧则会采用常见的三相四线的混合用电法，还加入了一些其他的单相负载设备，这几项设备的运行使变压器处于三相平衡的运行状态。当配电变压器出现三相不平衡时将会造成严重的电力损耗和线路损耗，威胁整个地区的用电安全。[1]

1 配电三相负荷不平衡产生的原因

在对电网中变压器的负荷测试中发现三相负荷不平衡产生的主要原因有五个方面：其一是电力企业工作人员的测量问题，在进行线损管理工作时要对线损数据进行精密测量，但是很多工作人员测量时不够精准，因此导致数据出现偏差，并且在安装的时较为随意，没有考虑到负载的平衡问题。其二就是在线路的使用中常常出现线路损坏或线路故障，由于线路曝光时间较长，因此很容易出现老化等问题，一旦出现故障就会导致变压器失衡。其三就是电力企业在进行配电时低压电网配置不合理，低压电网的配置很容易影响三相平衡，它会使配网通道遭到限制，这种问题也可以归为电网规划和电网改造不合理造成的现象。其四是受用电高峰的影响，每年的夏季和冬季是用电高峰期，这一时期单向用电设备会受到影响，导致变压器出现三相不平衡。[2]最后一个常见原因就是进行拆分台区时出现的分配问题，很多抄表人员工作不够上心，因此很容易造成分配失衡，最终导致三项不平衡问题。

图1 三相交流电压波形图和相量图

2 配电变压器出现三相负荷不平衡产生的影响

2.1 线损增加

变压器负荷不平衡最直接的影响就是线损率的增加。文章摘要部分就讲到配电负荷不平衡会导致线损率居高不下。这主要是因为在配电变压器工作过程中其负载损耗跟其负载电流的大小相关，跟其平方成正相关。相同容量下变压器三相负荷不平衡越严重，工作过程中功率的损耗越多。

2.2 电能损耗增加

负荷不平衡会加大变压器的工作压力，为了能够维持供电平衡会极大的消耗电能，低压电网中变压器是主要的供电设备，在不平衡的条件下想要维持用户的供电就只能靠变压器的持续工作，这时变压器负载过重，就会不断的吸收电能以维持平衡，所以电能损耗会明显出现攀升。

2.3 零序电流

根据观察我们发现，三相负载不平衡会产生一定的零序电流，虽然零序电流的影响不大，但是出现在变压器上会加大电流不平衡，如果出现钢构件因其导电性还会产生磁滞和涡流损耗，会导致变压器内部温度过热导致变压器停止运行。一旦变压器出现停运，居民区供电会直接被切断，影响居民区的正常生活。

2.4 用电设备的安全问题

在正常情况下，变压器三相平衡正常工作，一旦出现一方面不平衡，那么整体的电流就会产生大小变化，虽然电流大小本身没有太大影响，但是其电流问题会导致三相电流值不相同，进而导致设备内压不同，设备中的中性线也会产生一定的电流，从而引起中性线的抗阻效应，使得电压产生变化，威胁用电设备的安全。

2.5 电动机的效率问题

三相不平衡会导致变压机难以正常工作，输出电流不够会直接降低电动机的效率。不平衡电压是由于电压中出现了正序、负序、零序三个电压分量，而这三种电压分量会产生正负磁场。由于正负磁场的制动作用，会降低电动机中输出功率的大小，引起电动机效率降低。

3 改善三相不平衡以及降损的解决措施

3.1 改善三相不平衡的方法

上文中我们的分析不难看出产生三相不平衡的原因较为简单，通过改善产生三相不平衡的因素就可以减少三相不平衡问题。首先我们可以平均分布负荷点，集中的电网铺设会导致负荷问题，平均分布则可减少这样的问题，在电网的规划和改造中可以直接解决这样的问题。其次可以考虑使用交叉换相等办法使不对称负荷合理分配到各相，尽量使其平衡化，除此之外还要加强负荷接入点的短路容量，这样一旦出现负荷不平衡问题就能够及时修复。[3]安排合理之后要派专人对各个变压点进行监控，确保变压器处于正常工作中，定时定期的检查能够及时对变压器进行维护，减少负荷问题。最后，可以对变压器的三相平衡进行改造，使其成为四相平衡，也就是说采用备用方案，一旦某一线路失衡可以由四线进行弥补，保持变压器的平衡。

3.2 降低线损率的方法

降低线损主要是靠技术层面的支持，对设备进行更新换代，安装监控设备，对线路问题进行实时监控，优化电网的无功分配，提高功率因数。其次就是适当增加零线，这样即使出现三相失衡的情况也可以因为零线的存在而保证用户设备的安全，减少不必要的麻烦。线损出现的主要问题还是载体问题，因此可以通过对导线强化来增强线路承载力，比如可以采用增强导线横截面的方法来减少能量损耗等。最后，仍然是和改善三相不平衡一样，要定期对电网进行维护，处理出现的线路老化或是线路缺陷等问题，保证线路通畅，减少线损。

3.3 降低三相失衡以及有损功耗的措施

上述讲到的两个方面主要是在技术层面解决出现的问题，当然，从其他方面我们也可以寻找到降低上述问题的措施。首先就是定期的排查工作，这个属于电力企业的分内工作，但是由于企业忽视，因此很多排查工作都做的不到位，因此电力企业应当重视排查问题，及时发现可能出现的问题，及时修复，以免问题扩大。除此之外还要及时更新台区的资料，这样在企业更新用户时就能够及时拿出最新的资料帮助台区进行负荷调整，也能够提高新用户安装线路的安全性。

最后，企业应当重视管理工作的推进，制定一定的管理制度，监督变压器工作的运行。例如制定变压器负荷不平衡的运行管理制度，这样能够改善员工的工作态度，减少因人工问题而导致的不必要损失。其他方面即为对用电和供电方面的管理，对用户反馈以及对变压器出现问题的登记和调查，对员工负责工作的审核以及对线损目标的管理。简单的来说就是促进企业的精益化管理，通过内部核心的转变，提高企业对旗下员工的工作态度，从而达到减少损失的目的。