（广东省电力工业职业技术学校 广东广州 510620）
摘要：配电网中，若负荷三相不平衡时会增加线路损耗、变压器损耗，降低电能质量，影响潮流计算等，此外，还容易引起继电保护和自动装置的误动作等，因此在教学时，让学生深刻理解三相不平衡的危害，以及掌握怎样改善负荷三相不平衡的措施，对将来从事电力工作是非常有必要的。本文实现了一种以模拟装置为载体的三相不平衡调节的一体化教学模式，即以项目任务为导向，让学生在模拟装置上学习什么是三相不平衡、如何改善三相不平衡等，并详细阐述了教学流程及需要注意的事项，增进了教学互动，取得了良好的效果。
关键词：配电网；电能质量；三相不平衡；一体化教学
引言：实际运行时，配电网会出现较多的三相不平衡的情况，如一相断线或单相接地引起的三相参数不对称，但最主要是三相负荷不对称[1]，如由冶炼电弧炉[2]、点焊机[3] 、电力机车等，这也是配电网三相不平衡最主要的原因。随着科技发展，越来越多的气体放电光源、水泵、风机及空调负荷[4]越来越多，三相不平衡的问题日益突出，不仅会引起电能损耗增加，而且会带来电能质量等问题，因此，理解三相不平衡的危害，掌握改善负荷三相不平衡的措施，对将来从事电力工作是必不可少的。本文结合任务驱动教学法，设计并实施了一种以项目任务为载体的一体化教学模式[5]，即在向学生讲授三相不平衡之后，给学生下达任务，在模拟装置上设置三相不平衡，并通过调整负荷电流，将三相负荷调节平衡，实现了教学内容的“三环节”：理论讲解、布置任务、实训操作；授课过程的“三主”：学生为主体、老师为主导，任务为主线。
1 配电网三相不平衡的影响分析
传统讲授配电网三相不平衡时，往往枯燥无味，存在学生学过即忘的现象，本次课程教学改革的基本思路是：围绕项目导向，加强基础理论与工程实践有机联系，合理界定授课内容的广度与深度，以如何调节三相不平衡为切入点，创设生动的学习情境，引导学员在实践操作中自主思考问题、并分组讨论学习，在实践操作中深刻掌握所学。进行理论讲解时，一般突出什么是配电网，及三相不平衡的危害。配电网一般指是从电压10 kV 到0.4 kV的电力网络，供电方式一般是三相四线制，承担着众多的三相负荷与单相负荷（如动力与照明混合负荷），由于单相负荷并不均衡，加上有较大的随机性，容易给配电变压器造成负荷三相不平衡，给电力系统带来很大影响。表1简单的给出了三相不平衡对电力系统的影响。
2 实训操作设计
2.1负荷不平衡调节
本次一体化教学中采用三相不平衡模拟器（由电流表、控制开关、接线端子、三相不平衡负载电阻等组成）来模拟配电网负荷的三相不平衡，并可以模拟供电现场有新增负荷接入配电网时的状态。教学过程中给学生下达任务时，教师首先设置一个三相不平衡的状态，然后要求学生找出解决三相不平衡的措施去调节平衡，同时此大任务可以分解为小任务，即首先分析新增前配网中三相的平衡情况，然后将新增负荷合理配置到三相负荷中，使三相负荷达到平衡。具体可以分为以下几个部分：
2.1.1 不平衡设置
进行三相不平衡设置时，通过三相旋钮实现不平衡档位的设置，如A、B、C相各有1、2、3个档位，且可以随机组合设置，故一共有27种不平衡设置方式可供教学。
2.1.2 不平衡调节
教学过程中，可以引导学生体会何谓三相不平衡，实操任务可以逐步分解为：首先记录三相相电流IA 、IB 、IC、IN的大小，然后将电流值较小的两相通过并接不同电阻值的负荷（负荷为灯泡），使之与三相中的最大值相同，同时中性线电流变为零，则说明三相已调节平衡。
接线时，A相负荷增加方式是将SA1与H1对应连接、SA2与H2对应连接、SA8与H8对应连接（其增加负荷如何配置可参照表2：若将SA1与H1接线端子连接，则给A相增加110 mA的负荷）。同理，B相负荷增加方式是将SB1与H9对应连接、SB2与H10对应连接、SB8与H16对应连接。C相负荷增加方式是将SC1与H17对应连接、SC2与H18对应连接、SC8与H24对应连接。
3 实训操作示例若给学生一个任务：调整前A相3档，电流0.22A；B相3档，电流0.13A；C相2档，电流0.90A；N线电流0.73A，采用适当方法，将三相调节平衡。学生调节时，可以在A相和B相上增加负荷，使两相电流与C相电流相同，故A相需增大0.68A，参照表1，选取0.22A+0.55A，基本可以实现和C相电流相同。计算过程如下：
IA= 0.22A+0.22A+0.55A=0.98A（可短接SA3与S03，SA5与S05）
IB= 0.13A+0.22A+0.55A=0.89A（可短接SB3与S11，SB5与S14）
IC= 0.93A，约等于IA和IB，三相负荷电流基本相同，同时N线电流约为0A，三相负荷已调节平衡。教学过程中注意启发引导学生：增加负荷时有不同的组合，调节平衡的过程并不是唯一的。
4 一体化教学时的注意事项
一体化教学中一个重要的原则是：要合理的将知识点包含在项目子任务中，随着项目的完成，知识点也讲解完毕。同时，教师作为引导者，要引导学生分析哪些知识点对应解决哪些问题，帮助学生在其原有的知识中建构出新的认知结构，促进学生主动去学习。
因此，理论讲解时，要针对学生的不同基础而设置难度适合的课程内容，循序渐进，并结合实训的模块来布置任务，串成一体化教学的一条线。实训操作时，首先要分清低压线路的A、B、C、N线，在变压器上安装配电监测仪等仪器仪表，取得变压器低压侧各相电流数据。其次要注意仪表的使用方法和时机，如用钳型表卡测电流时，最好在变压器高峰负荷时进行，此时电流数据最具有参考价值；若在不同的负荷段测量，需卡测多次后取平均数。再次要注意实训操作的顺序，如接线时导线先接中性线H端、后接相电流端子，拆线时顺序相反。
本次一体化教学实现了课程从“知识的传递”向“知识的处理和转换”转变，教学时实现了学生“做中学、学中做”，因此教学过程更要注意引入合理的教学工具和技术，培养学生的探索式学习方法，让学生深刻掌握电力企业的一线生产技能。
5 结语
加强10kV配变负荷监测及调整平衡三相负荷，是一个需要长期重视的工作，对供电企业安全生产、经济运行有着重要的意义。因此在培养电力人才时，引导学生深刻理解三相不平衡的危害和解决措施至关重要，本次一体化教学中只设计了一类调节三相平衡的措施，如何更深入的引入更多的改善措施是下一步教学可以考虑的问题。
参考文献：
[1] 肖湘宁.电能质量分析与控制[ M] .北京：中国电力出版社，2004.
[2] 武骏，李士琦.交流电弧炉三相不平衡供电的研究[J].钢铁研究学报，2000，12 （2）：10-14 5
[3] 李兰芳，刘开培，李建奇.点焊机三相不平衡负荷的静止无功补偿[J].高电压技术，2010，36（3）：810-81
论文作者:樊璟,顾家翠
论文发表刊物:《电力设备》2017年第36期
论文发表时间:2018/5/14
标签：不平衡论文; 负荷论文; 电流论文; 配电网论文; 学生论文; 电能论文; 实训论文; 《电力设备》2017年第36期论文;