摘要：配电网在实际运行中会出现三相负载不平衡的现象。本文分析了配电网负荷均衡化的重要性，找到了两个导致配电网负荷不平衡的原因，并提出了解决措施。
关键词：配电网；负荷；均衡
1 前言
在10kV配电变压器理想的三相四线制低压供电系统中，三相电流有同样的数值且相位按顺序互成120°，这样的系统为三相平衡系统。
当三相负荷完全平衡时，中性线电流为零，是供电最理想的状态，但在实际运行中是难以实现的。
《配电网运行规程》中规定，三相不平衡宜按式（1-1）计算。
式（1-1）
变压器的三相负荷应力求平衡，不平衡率不应大于15%，不符合上述规定时，应及时调整负荷。
2 影响配电网负荷平衡的原因
现阶段影响配电网负荷平衡的直接原因有两个。
1.无序充电对配电网负荷特性的影响
无序充电的代表为电动汽车充电。《中国汽车产业发展报告（2012年）》中提出，未来20年是我国电动汽车产业发展的关键时期，将重点推进纯电动汽车和插电式混合动力汽车产业化，提升我国电动汽车产业整体技术水平。
为了满足大量电动汽车充电的需要，根据发改委印发的《电动汽车充电基础设施发展指南(2015-2020年)》显示，我国充电基础设施发展的目标是到2020年，建成集中充换电站1.2万座，分散充电桩480万个，满足全国500万辆电动汽车充电需求。
随着电动汽车规模化发展，电动汽车充电导致的大量单相无序充电负荷与原有峰值时间重叠且持续时间较长，集中充电情形下会使得电网峰值负荷显著增加。
2.新农村建设对配电网负荷特性的影响
近年来，农村经济飞速发展，农民生活水平迅速提高，大量的中高档、大功率的家用电器走进平常百姓家，导致单相负荷激增。
另一方面，随着产业的发展，农村方便食品销售量增多，农村单相负荷已成为电力负荷的主要方面。
3 配电网负荷平衡的重要性
1．三相负荷平衡是安全供电的基础
三相负荷不平衡时，可能会因负荷相重载过大，造成导线烧断、开关烧坏或者变压器烧坏等严重事故；由于低压线路线径一般较细，三相负荷不平衡时中线电流过大会导致发热或者被烧断引起火灾。
2.三相负荷平衡是保证用户电能质量的基础
当三相负荷严重不对称时，中性点电位发生偏移，线路压降和功率损失大大增加。接在重负荷相的单相用户易出现电压偏低的情况，可能导致电灯不亮、电器效能降低等问题；接在轻负荷相的单相用户易出现电压偏高的情况，可能造成电器绝缘击穿、缩短电器使用寿命或损坏电器；对三相动力用户来说，三相电压不平衡，必将引起电动机输出功率降低，从而导致其输出效率也降低。
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3.三相负荷平衡是减小配电变压器本身损耗的基础
配电变压器是低压电网的供电主设备，当三相负荷不平衡运行时，变压器的负荷损耗可看成三只单相变压器的负荷损耗之和。
根据均值不等式，若 ， ， 三个数都大于或等于零，那么满足式（3-1）。
式（3-1）
当 时， 。
因此，假设变压器的三相损耗分别为：
其中 ， ， 分别为配变二次负荷侧相电流， 为配变相电阻，则配变损耗表达式满足式（3-2）。
式（3-2）
因此，配变在负荷不变的情况下，当 时，即三相负荷达到平衡时损耗最小，此时的损耗满足式（3-3）。
式（3-3）
当变压器运行在最大不平衡时，即 ， 时，最大不平衡损耗与平衡时损耗满足式（3-4），此时配变最大不平衡的损耗是平衡时的3倍。
式（3-4）
4.三相负荷平衡是降低线路损耗的基础
三相负荷不平衡将产生不平衡电压，出现电压偏移，增大中性线电流，从而增大线路损耗。
三相四线制供电线路把负荷分配在三相上，设每相电流为I，中性点电流为0，其功率损耗为式（3-5）。
式（3-5）
在最大不平衡时，假设A相为3I，B、C两相为0，中性点电流为3I，功率损耗满足式（3-6）。
式（3-6）
最大不平衡时的电能损耗是三相平衡时的6倍，可知调整三相负荷的降损潜力。
4 实现配电网负荷均衡的措施
1、针对电动汽车充电所提措施。
（1）由于其使用和充电的随机性、灵活性较大，应该利用激励政策引导用户避峰充电；
（2）在新建充电桩的时候，也将三相负荷平衡的条件考虑进去，从而尽量达到三相负荷平衡。
2、针对新农村建设所提措施。
（1）从公用变出线至进户表电源侧的低压干线、分支线尽量采用三相四线制，减少迂回，避免交叉跨越；
（2）下线施工时要查对无误，表箱编号要注明相位；
（3）下线集表完工后，要看一下低压电网实际运行三相负载是否在平衡度范围内，必要时可做些调整。
以不平衡度指标为限，在实际工作中加大负荷调查分析力度，将各配变各类负载最大、平均负荷及发展趋势记录在案，经常性对负荷电流进行测试，及时发现不平衡超标情况。反馈负荷分析同时，不定期开展针对性调整。只有这样，才能从根本上将不平衡现象控制在合理范围内，实现配电网负荷均衡化管理。
作者简介：
董韬(1977-)，男，大学本科，国网保定供电公司总工程师
段强(1990-)，男，硕士研究生，国网新乡供电公司继电保护工，主要从事电力系统继电保护及控制研究
董 宇(1990-)，女，通讯作者，硕士研究生，国网邯郸供电公司员工，主要从事电力系统继电保护及控制研究
论文作者:董韬1,段强2,董宇3*
论文发表刊物:《电力设备》2018年第19期
论文发表时间:2018/10/14
标签：负荷论文; 不平衡论文; 配电网论文; 变压器论文; 单相论文; 电动汽车论文; 电流论文; 《电力设备》2018年第19期论文;