摘要：在低压配电网中，由于存在着众多居民用户，这些居民用户用电不同时、大小不相同，就会出现大量单相负荷集中在一相或两相的情况，这些不均衡负荷会使配电系统产生三相不平衡，若长期存在三相不平衡，将会增加线路损耗，严重情况下将严重影响供电可靠性和配电网安全稳定运行，影响用户安全用电和供电企业经济效益，三相不平衡问题已成为当前配电系统中亟待解决的问题。
关键词：配电网；三相不平衡；治理
三相不平衡是电能质量的一个重要指标，虽然影响电力系统的因素有很多，但正常性不平衡的情况大多是因为三相元件、线路参数或负荷不对称。由于三相负荷的因素是不一定的，所以供电点的三相电压和电流极易出现不平衡的现象，损耗线路。不仅如此，其对供电点上的电动机也会造成不利的影响，危害电动机的正常运行。因此，如果三相不平衡超过了配电网可以承受的范围，那么整体的电力系统的安全运行就会受到影响。
1 配电网三相不平衡的概况
根据电工中的专业理论，多相系统可以分为两大类，一个是对称，一个是不对称。在电网系统中，三相平衡主要指的是三相的电压相量的大小相等，而且如果按照 A、B、C 的顺序进行排列，他们两两之间构成的角度都为 2π/3。而三相不平衡就是指相量大小、角度的不一致。根据国家标准，三相不平衡主要是包括：电力系统公共连接点正常电压不平衡度允许值为 2%，短时不可超过 4%。三相电压允许不平衡度可以作为一个电能质量的衡量标准。
2三相不平衡产生原因
三相不平衡的根本原因是三相负荷分配不合理。一是在新用户负荷时，部分装表接电工作人员对三相负荷平衡重要性认识不足，没有调查统计负荷分配情况，没有综合考虑负荷分配因素，在接电时随意将用户负荷装接到某一相线上，造成三相负荷不平衡。二是由于用户拆表、移表变化，加上用户用电的不稳定和不同时，导致用电负荷在总量、时间上均存在不稳定，这种不平衡不仅表现为负荷不相同，在时间上也是变化的，而且在不同的时间不平衡的相也可能会发生变化；运行中，管理部门忽略了配变负荷的监视，对三相负荷分配缺少必要的管理措施，没有对配电变压器三相负荷进行定期检测和调整，从而也导致三相不平衡长期存在。
3三相不平衡危害
3.1增加损耗
在三相四线制低压电网中，由于有单相负载及用户用电不同时、大小不相同，三相负载不平衡始终存在。当配电变压器运行在三相不平衡状态时，中性线上就会有电流流过，从而不但三相相线上有损耗，中性线上也会有损耗，电流不平衡度越大，线损也越大。当配电变压器处于三相负载不平衡运行状态时，也会造成损耗增大。
3.2影响设备安全运行
当配变工作在三相负载不平衡时，三相输出的电流就不相同，负载重的相电压降低，负载轻的相电压升高。在电压不平衡状况下供电，容易造成电压高的一相接带的用户用电设备烧坏，电压低的一相接带的用户用电设备则可能无法使用。所以当三相负载不平衡运行时，将严重危及用电设备的安全运行[2]。由于配变高压侧一般是三角形接线没有零序电流，配变在三相负荷不平衡下运行时低压侧产生的零序电流引起的零序磁通不能被抵消，只能在配变内部通过从而造成配变发热，严重时会损坏绝缘，甚至烧毁变压器。
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4三相负荷不平衡的治理措施
4.1加强负荷接电和运行管理，人工调节负荷
在日常管理中，管理部门要加强对用户基础资料的管理，在对用户装接电表时，要结合负荷监测记录，审核其用电负荷大小和所在台区配电变压器的运行情况，分析三相不平衡状况，将新装用户接入到负荷小的相线上，从而减少单相负荷接入低压电网的随意性。
运行人员通过经常性跟踪监测负荷、中性线电流、用电量以及利用用电信息采集系统工作情况，综合分析掌握地区负荷变化情况，及时掌握负荷分布，查找负荷不平衡出现地点，以负荷早、中、晚三个用电高峰期使三相负荷基本平衡为原则，制订负荷调整切改方案，对各项低压负荷进行调整，使不对称负荷能够得到合理的分布和分配到各相中，使各相负荷基本平衡。调整后，要对配电变压器运行状况进行跟踪监测，检查配电变压器三相运行是否平衡，若不平衡度仍较大，需新制订负荷改接方案进一步调整负荷，按照PDCA管理形成闭环，保证负荷调整效果。在用户集中或可能情况下，将两线供电改造为四线供电，尽量使三相四线接入到各重要负荷中心，为调整相负荷平衡和自动换相装置提供条件。
4.2合理配置无功补偿设备
对系统中存在的无功功率造成的三相电压不平衡状况，可以在配电变压器低压侧装设无功补偿装置，通过无功的投切补偿无功功率，调整各相功率因数，达到提高电网电压的目的，降低线路损耗。
在经济效益投入预测合理的场所，还可加装不平衡电流无功补偿装置，该装置是在相应的各相之间及零线之间接入不同数量电容器来使各相达到相应的补偿，具有在补偿系统无功的同时调整不平衡有功电流的作用，其理论结果可使三相功率因数均补偿至1，实际应用表明，可使三相功率因数补偿到0.95以上，减少电流不平衡度。
4.3安装低压负荷在线自动换相装置
自动换相装置能够进行自动补偿调整，切换时间很短，对调整三相不平衡是十分有效的方式，具有很高的可行性。其工作原理是在配电台区集中式表箱处合理配置适量的低压负荷在线自动换相装置，实时监测配电变压器低压侧三相不平衡情况，若三相电流不平衡度超限，则执行低压负荷换相操作，实现带负载情况下用电负荷的相序调整，使用配电台区A、B、C三相负荷平衡分配，达到提高配电台区经济运行水平和供电质量的目的。在具备条件和投入产出经济性允许的条件下可以推广应用，提高配电网台区智能化管理水平。
4.4调负荷方法比较
人工调节负荷方法是目前使用率最高，也是主要的方法，该方法操作简单，但调整滞后、不准确，难以适应负荷的变化；配置无功补偿装置对三相不平衡起到一定的补偿作用，但一般配置在变压器低压侧而不是对终端负荷进行调整，补偿效果也有限；低压自动换相装置效果好，工作效率高，但安装条件和成本要求较高。实际上，由于电力负荷客观存在的时间和大小上的不均衡，三相平衡就不是绝对的平衡，只能尽力做到相对平衡。在保证可靠供电的前提下，需要综合分析各种方法的应用条件、经济可行性等各种因素，制订合适的方案，选择对应的调整方法，才能达到预期的目的和效果。
结语
三相不平衡是配电网客观存在的问题，不仅会影响电力用户用电可靠性，还会影响到设备的正常运行。管理部门要引起足够的重视，分析存在的问题，采用各种方法调整低压供电系统三相不平衡，可以降低不平衡电流，降低不平衡度，降低低压线损，提高变压器输出能力，实现经济运行及减小用电成本，提高经济效益和社会效益。
参考文献
[1]朱丹.面向三相不平衡负荷的新型补偿装置的研究[D].淮南：安徽理工大学，2012
[2]刘珊.配电网三相不平衡问题的探讨[J].科技创新与应用,2012,26:197.
作者简介
段福君，男，沈阳工程学院，辽宁葫芦岛，单位：国网葫芦岛供电公司。
论文作者:段福君
论文发表刊物:《电力设备》2017年第8期
论文发表时间:2017/7/19
标签：不平衡论文; 负荷论文; 低压论文; 电流论文; 变压器论文; 用户论文; 相电压论文; 《电力设备》2017年第8期论文;