降低农网台区三相负荷不平衡率

郑慧丹 陶鑫

摘要：我国西部地区农村用电面积大，电网用户多且分散，农村单相供电负荷长期大量存在，时空分布不平衡，造成大多数农村配电站三相供电负荷不同程度的不平衡。针对农网台区三相负荷不平衡运行的危害，提出了降低农网台区三相负荷不平衡率的方法。

关键词：低压配网;三相不平衡率;降低方法

1农网台区三相负荷不平衡运行的危害

1.1增加线路的功率损耗

在采用三相四線制供电系统的农村供电传输网络中，当电流直接通过导体时，由于通过导体的阻抗最大，功率装置的损耗将与通过导体的电流的平方功率成正比。当三相电路的负载不平衡时，中性线圈有恒定的电流通过。这样，不仅导线A和B以及与C相连的线路不会有大的损耗，而且中性线也不会有大的损耗。因此，农村大型电网运输线路的短期综合电能损耗将逐年增加。

1.2增加配电变压器的功率损耗

配电变压器的最大负荷损耗可能会随着配电负荷的不平衡而变化。当三相配电变压器在三相调压负载不平衡的电压下连续运行时，整个三相配电变压器的负载损耗将大大增加。目前，配电交流变压器是我国低压光伏电网的主要交流供电设备。当三相配电负荷不平衡时，三相配电旁路变压器连续运行时，三相配电旁路变压器的三相功率驱动损耗也会随着三相负荷不平衡而变化，这将大大增加三相配电旁路变压器的功率损耗。同时，降低了交流配电线路变压器的最大输出驱动功率。在配电所和变压器的系统设计中，根据各相的负荷平衡和运行要求，设计额定绕组的总体结构。绕组结构性能要求基本相同，各相额定绕组容量基本相同。分配器和变压器的最大限值允许在每个相位额定电源容量的最小限值下应用电流输出。如果配电交流变压器在三相交流负载不平衡的情况下连续运行，轻载阶段不会降低剩余输出容量，从而大大降低整个配电交流变压器的直流输出。输出功率和输入功率的大幅降低与三相供电负荷的不平衡变化有关。三相输出负载不完全平衡幅度越大，分电器和变压器的三相输出电压降越大。因此，当直流分电器和变压器在两个三相不同的平衡配电负荷下正常运行时，其三相输出和输入容量长期不能达到一定的额定值，其三相备用输出容量和三相过载输出容量将相应降低。

1.3配电变压器产生的零序电流

配电直流变压器在三相配电负荷不稳定、平衡的情况下正常运行时，会自动在零序上产生电流，零序上的电流长度会随着三相配电负荷不平衡程度的不断变化而变化。恒定电平衡越大，零序输出电流越大。由于高压侧的零序磁通电流无效，这迫使零序磁通的测量仅用于罐壁和外部钢金属部件，而用于钢金属部件的零序磁导体的效率相对较低。当零序上的电流直接通过内部钢板和部件时，将直接产生磁滞和涡流损耗，从而大大提高配电站和变压器内部钢板和部件的整体局部工作温度，产生局部热量。

2降低农网台区三相负荷不平衡率的方法

2.1注意低压配电网的初步规划

在实施农村配电网总体规划和建设过程中，要研究了解农村电网结构、负荷容量分布，确定用户实际接入用电方式，并尽可能禁止采用三相四线制电源控制方式供电。配电线路和变压器管线尽量不靠近最大负荷供电中心布置，各供电点和负荷应合理准确划分，避免树状供电和迂回供电。在家用工业表箱施工安装过程中，尽量减少使用大型集装箱配电和装车，并将三相交流电源线接入家用表箱，以平衡用电负荷。

2.2加强配电网三相负荷不平衡运行管理，做好负荷计量和调整工作

运行技术人员深入配电站工作区，了解电力负荷的低压接线操作，绘制低压电力负荷接线分布图和输配电相序接线图，完善“一图四表”，从而为有效平衡输配电系统低压负荷分布提供大量实用的统计依据。采用在线数据监测技术，实时采集和观测配电负荷线路的用电信息，测量各配电线路变压器低压侧三相线路的出线输入电流和三相零线输入电流，将负荷测量仪的工作范围扩大到配电低压线路的各支路和线端，找出线路负荷不平衡的主要原因，确定线路负荷不平衡的主要调整点和位置，消除附近三相线路的负荷不平衡。此外，应不时重复测量处理工作，以缩短每次测量的工作周期。在大、中、小负荷设备运行和高峰负荷时，应适当增加测温次数。通过及时准确地测量中国配电网变压器上低压线路和直接靠近电网用户端的配电低压线路的输出电流，便于准确及时地了解中国配电网电力设备的日常运行情况，并做好分配和维护设备的负荷平衡和合理化。

2.3手动离线负载调整

在当前和我国民用电力行业快速发展的情况下，供电系统企业自动控制三相供电负荷不平衡的主要控制方法之一就是手动调整离线三相负荷平衡。指挥运行系统管理人员应通过区域电力信息数据采集管理系统，及时分析和掌握区域配电所管辖区域内三相停电负荷的不平衡及三相负荷容量分布的变化情况用电系统或区域用户停电负荷平衡的实际计量，并制定区域用户停电负荷平衡调整实施方案，配电线路变压器采用区域停电负荷调整方式配置区域部分用户三相负荷，从而达到高低压配电线路各相同时进行负荷均衡分配的主要目的。初步负荷调整后，应及时从智能计量系统的自动管理系统中导出日统计数据，以比较三相不平衡度超过40%的日数据水平是否明显低于负荷调整前的日数据水平，以及初步负荷调整图是否无重大变化。如果我们未能达到预期的结果，可能有几个主要原因。一是三相交流负荷配电统计表记录不准确;二是三相交流负荷配电报告不准确;第三，是一些特殊的大型电力设备用户造成的。例如，可以在相位系数a中计算的大多数输出功率值基于路灯输出功率。我们继续从晚上到早上恢复供电，但白天没有恢复供电。即使ABC的三相辐射功率在白天大致相同，也可能直接导致白天的轻负荷和夜间的重负荷。因此，有必要根据实际情况进一步分析和微调。

2.4分布不对称荷载

非对称网络负载的流量分配原则避免了集中式网络中连接过多造成的严重不平衡。当三相驱动系统不能达到平衡运行状态时，无法确定总驱动功率，这与平衡时间的长短无关，不利于平衡三相驱动系统总驱动功率的持续波动。因此，当不平衡的三相电磁系统需要改装成平衡的三相系统时，可以在电磁平衡装置中临时增加一些具有电磁场功能的三相电磁平衡元件，以防止波动。

2.5定期检查电网和设备，加强站区负荷监测，严格控制三相负荷不平衡

以站区部门为监测单位，加强线路负荷平衡监测，定期组织线路负荷平衡测量，定期做好负荷记录，了解负荷规律，制定负荷平衡分配方案，并调整线路负荷平衡分布，使变压器头端配电线路及头端出口三相额定电流异常平衡不小于10%，中性线出口电流不平衡超过前端欠压侧三相额定电流的25%，低压干线和主配电支线出口三相额定电流异常平衡不小于20%。同时，随着用户负荷的增减或季节性变化，及时调查、规划、分级，不断完善三相平衡。

4结论

通过对我国农村电网三相电流负荷不完全平衡系统运行的数据分析，认识到位于农村电网中心平台的中低压水力电网三相电流负荷不平衡的潜在危害也十分广泛。只要我们充分认识到中低压光伏电网三相供电负荷不平衡系统危害的严重性，并采取有效的实施方法和管理措施，就能改善三相供电负荷不平衡系统的运行状况，降低三相负荷不平衡运行对供、用电设备的危害，降低网损是可行的。

参考文献：

[1]配变三相不平衡解决方案及控制策略[J]. 陈磊，胡晓菁，史红辉.电力电容器与无功补偿，2016，37（3）

[2]基于固态智能换相开关的三相负荷不平衡解决方案研究[J]. 黄胜利，陈洪涛.电器与能效管理技术，2016（5）