配电网三相负荷不平衡的危害及对策简析

1、    配电网三相负荷不平衡的危害及对策简析    沈其东 陈树果摘 要: 在供电系统配电网的日常运行维护管理上，电力维护人员往往重视配电网的设备接地、短路、短线故障及设备缺陷消缺工作，而忽视三相负荷不平衡对配电网造成的危害。本文对三相负荷不平衡的原因进行分析，提出改进措施，有利于加强配电网的日常维护管理，提高供电可靠性。关键词: 配电网; 短路; 不平衡; 危害中图分类号：f407文献标识码： a0 引言在城乡配电网中，大部分配电变压器采用三相四线制，以树状供电网络结构对用户供电。在供电线路上用户供电负荷动力生产与单相照明相互混合，单相照明用户负荷分散

2、，用电同时性不高。随着用户生活水平提高，大功率电器接入低压配电网，若在三相线路上分配不均衡，造成低压三相负荷不平衡，零线电流增大。配电变压器负荷三相不平衡，会造成变压器运行不稳定，使用效率降低，线损增高，高负荷相连接部分局部发热。若三相负荷严重不平衡，零线电流大于相线电流造成配变零线发热烧断，变压器中性点偏移，容易烧毁用户供电设备。因此，加强配电网三相负荷不平衡的日常运行维护管理，对整个配电网经济、安全、可靠供电都有重要的意义。1 三相负荷不平衡的原因分析配网三相负荷不平衡由多种因素造成，包括中低压配电线路布局不合理、三相动力用户负荷性质不同、单相负荷的不可控接入、单相负荷不同时性和配电网日常

3、维护管理不善等，具体为： 配电台区建设改造中低压配电线路布局不合理。施工人员在低压配电网建设中没有三相负荷平衡的概念，户表施工时表箱接户线采用单相220v线路随心所欲地接入400v主干线路上，造成供电负荷集中在某一相上，引起三相负荷不平衡。尤其在农村低压配电网建设中，受资金和地形限制，投资小规模大，部分用电户居住分散，为节省工程投资，一些偏远的用户采用单相电源接入，造成低压线路三相负荷不平衡。低压配电网在建设初期形成负荷不均衡的状态。 三相动力用户负荷性质不同，造成负荷不平衡。在三相动力负荷中，单相电动机、电焊机的接入，造成低压线路上感性负载与容性负载不平衡。大型照明负荷(医院、单位、学校)在

4、接入配电网前存在负荷不平衡夜引起低压线路负荷不平衡。 单相负荷的不可控接入，造成三相负荷不平衡。近年来，城乡经济飞速发展居民生活迅速提高，居民家庭除照明电器增多外，大量的中、高档、大功率的家用电器进入寻常百姓家，例如电饭煲、电水壶、电炒锅、电热水器、电取暖器、小水泵等，单台容量大多数在8002000kw，都是采用单相电源，单相负荷激增。这些负荷的发展具有随机性、无序性和不可控性。在单相负荷用电量极大增长的情况下，若不注意三相平衡，可能使低压电网的三相不平衡度很大，电网技术状况很差。 单相负荷不同时性，造成三相负荷不平衡。低压负荷往往以单相照明为主，家用大功率电器无序发展及同时性不高，用户横向用

5、电差异较大，经常形成低压线路某一相负荷偏重，引起三相负荷不平衡。 配电网日常维护管理不善，造成三相负荷不平衡。维护人员往往对负荷不平衡运行管理重视不够，日常维护只注重设备故障抢修和缺陷处理而忽视三相负荷不平衡的危害。运行管理人员平时不了解三相负荷变化情况，日常巡视不检测三相电流平衡程度，不对负荷进行平衡调整，致使配电网长期在三相负荷极不平衡下运行，对线路三相负荷的管理带有盲目性和工作随意性。配电网的一些故障也造成短时三相负荷不平衡。如低压线路断线、配变缺相运行、单相刀闸烧毁等。2 三相负荷不平衡的危害及改进措施2.1 三相负荷不平衡的危害三相负荷不平衡对配网线路正常运行造成很多危害，包括配变损

6、耗增加、高低压线路损耗增加等，具体为： 增加配变损耗，降低变压器的效率。正常情況下，配变的负载损耗与负荷电流的平方成正比。当三相负荷不平衡时，配变输出相同功率，配变负载损耗大于平衡时的损耗。由于变压器绕组结构是按对称运行情况设计的，三相绕组结构性能一致，其最大允许处理受每相额定容量的限制。当不对称运行时，负载轻的相就有富裕容量，从而使变压器效率降低，备用容量减小，过载能力降低。 增加高低压线路损耗。三相四线制供电线路，把负荷平均分配到三相上，设每相电流为i，中性线电流为零，其功率损耗p=3i2r。在最大不平衡时，即某相电流为3i，另外两相为零，中性线电流也为3i，则功率损耗p=2(3i)2r=

7、6(3i2r)，即负荷最大不平衡时功率损耗时平衡时的6倍。事实上着两种情况出现情况很少，只要出现三相负荷不平衡，就会增加高低压线路损耗。 造成低压线路烧断及开关设备烧毁，同时增加高压线路跳闸，降低开关使用寿命。三相负荷不平衡时，重负荷相电流增大，超载过多，造成该相温度持续上升，以致烧断。在配电屏上，造成重负荷低压开关即接触器烧坏，引起配变发生故障，造成高压线路跳闸。低压三相负荷不平衡可能引起高压线路某相电流过大，从而引起线路过流跳闸，引发大面积停电，同时变电站的开关设备频繁跳闸页降低其使用寿命。 威胁用户用电设备和人身安全。当配变三相负荷不平衡运行时，一相或两相负荷大，将增大线路电压降，降低电

8、能质量，影响用户电器使用。负荷严重不平衡，中性线电流甚至超过相线电流，很容易造成中性线烧断，中性点将产生位移，偏移严重时，单相电压可升高到线电压。若中性线接地保护不好，中性线电流产生的电压严重危及人身安全，造成用户单相电器设备不能正常使用或烧毁。2.2 三相负荷不平衡的改进措施消除三相负荷不平衡的措施有多种，包括前期规划、低压业扩报装及负荷点等，具体为： 重视低压配电网的前期规划工作。在低压配电网的规划过程中，我们要详细了解用电结构、负荷分布情况、用户接入方式，尽可能采用三相四线制供电。配变布局尽量接近负荷中心，对供电负荷进行合理分区，避免树形供电和迂回供电。户表施工过程中尽量实行集装，三相电

9、源有序接入表箱，平衡用电负荷。 做好低压业扩报装工作。新增低压单相用电负荷要均匀分布在a、b、c三相上，就近消除三相负荷不平衡。新增动力用电负荷接入前，帮助动力用户平衡单相负荷，减小对低压配电网三相负荷不平衡的影响。 在农村地区用户居住比较分散、用电负荷比较小的情况下，配变选择要遵循“小容量、密布点、短半径”的原则，单相分支线路有序接入三相四线主干线路上，尽量平衡单相负荷，避免单相负荷接入制挂接在一相或两相上，造成单相负荷偏相。 加强配电网三相负荷不平衡运行管理，做好负荷测量和调整工作。运行人员要深入配变台区现场了解负荷接线情况，绘制低压负荷分布相序图，完善“一图四表”，为平衡用电负荷提供实际依据。利用在线监测手段实时观察负荷用电信息，测量配变低压侧三相引出线电流和零线电流，实测工作要向低压线路的分支和末端延伸，发现负荷不平衡出现点，确定负荷不平衡调整地点，就近消除三相负荷不平衡。另外，实测工作要不定期开展，缩短测量周期，在大的负荷投运和高峰负荷期间要增加实测的次数，通过及时测量配变低压出线和接近用户端的低压线路电流，便于准确了解配电网设备运行情况，做好负荷均衡合理分配。3 结束语配电运维人员在处理配电网的设备接地、短路、短线故障及设备缺陷等任务时，常常忽视三相负荷不平衡对配电网造成的危害。