摘要：在低压配电网络中一般都存在三相不平衡问题，随着居民生活水平的提高、用电设备的增多，用电负荷也随之快速增加，若三相负荷的增长水平不一致，则会加剧原本就存在的三相负荷不平衡问题。三相负荷不平衡严重时，可能造成配电变压器烧毁等问题。因此，针对台区低压负荷不平衡现状，提出合理的解决三相负荷不平衡方案显得尤为重要。文章介绍了三相不平衡产生的原因与危害，介绍了现有的三相负荷不平衡治理措施，并根据北京地区低压台区负荷的表现形式，初步确定了针对不同类型台区的三相负荷不平衡的治理方法。
关键词：三相不平衡；低压；配电网
1目前治理配网三相不平衡负荷主要方法
1.1人工离线负荷调整人工离线负荷调整是目前供电企业治理三相负荷不平衡采取的主要方法。它是指运行管理人员通过用电信息采集系统或对用户负荷进行实测，及时掌握配变台区三相负荷不平衡及负荷分布情况，然后制定用户负荷调整方案，采取停电的方式对配变台区中部分用户负荷进行调整，达到将低压线路各相上的负荷平衡分配的目的。该方法无需新增投资，操作实施方便。但由于用电负荷的随机性和不确定性，依靠人工无法根据实际负荷不平衡状况进行在线实时调整，只能在一定程度上降低配变台区三相负荷不平衡的严重程度。同时人工离线负荷调整不可避免地影响用户供电可靠性，且在一定程度上存在安全隐患。
1.2三相负荷不对称调补三相负荷不对称调补有配变相间无功补偿和用电负荷不对称调补两种方案。配变相间无功补偿是指在配电变压器低压侧通过相间无功补偿方式调整三相负荷不平衡状况，该方案只能在一定程度上改善配变自身问题，而不能够解决配变台区低压线路的三相负荷不平衡情况。用电负荷不对称调补是指通过将一个理想补偿网络与负载相并联，把不平衡、线性及中性点不接地的负载变换成单位功率因数相同且负荷平衡的三相有功负荷，在进行无功补偿的同时补偿三相负荷不平衡。但是该方案需要增加并联补偿装置，费用较高、控制难、可靠性低，主要是针对大用电负荷。
2低压负荷在线自动换相治理三相负荷不平衡的新构思
2.1工作原理分析三相负荷不平衡问题产生的根本原因是配变台区中存在着时空分布不平衡的单相负荷。要达到治理配变台区三相负荷不平衡问题的目的，必须采用相关方法在A、B、C三相之间合理地调整用电负荷的相序，使用电负荷在A、B、C三相上平衡分配。根据配网用电负荷的特点，进行负荷相序调整必须满足以下几个需求：
2.1.1可控性，低压负荷三相不平衡是由于用电负荷在A、B、C三个相序上分布不平衡，要使负荷三相平衡或最大限度的平衡，用电负荷的相序应可以在A、B、C三相之间自由可控地调整；
2.1.2实时性，用电负荷具有时变性特点，相应的配变台区三相负荷不平衡度也在不断变化，因此必须在负荷三相不平衡度超限的情况下及时进行用电负荷相序调整；
2.1.3在线性，在进行用电负荷相序调整时，如果进行停电调整将影响供电可靠性，影响居民的正常生产生活用电，所以应尽量做到在线调整；
2.1.4无冲击性，在进行用电负荷相序调整时，应该对用电负荷的电压质量无冲击。
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2.1.5无损性，在进行用电负荷相序调整时，相关换相设备应损耗小或最好无电能损耗。根据上述需求，中国电力科学研究院提出了通过低压负荷在线自动换相实时在线治理配变台区三相负荷不平衡的新构思。其总体思路如下：在配变台区合理配置适量的低压负荷在线自动换相装置，并增加低压负荷在线自动换相控制终端（或扩展配变台区已有控制终端的功能，使其具有低压负荷在线自动换相控制功能），配置有低压负荷在线自动换相装置和综合控制终端的配变台区电路。综合控制终端实时监测配电变压器低压侧三相电流不平衡情况，如果在一定时间的监测周期内，三相电流不平衡度超限，则执行低压负荷在线自动换相决策，综合控制终端读取配电变压器低压侧三相电流和所有低压负荷在线自动换相装置各负荷支路的电流、相序实时数据，进行分析、判断、优化计算，发出最优换相控制指令，各低压负荷在线自动换相装置按照规定换相流程执行换相操作，实现带载情况下用电负荷的相序调整。配变台区A、B、C三相负荷的平衡分配，达到了提高配变台区经济运行水平和供电质量的目的。
2.2算例分析
2.2.1典型农村配电台区，配置有配电变压器一台，0.4k V低压线路出线两回。配电变压器型号为S11-315(100)/10，低压线路导线型号为LGJ-95，低压线路长度和负荷分布，具体的负荷参数。
2.2.2根据该配变台区各负荷点所带负荷情况，可以看出负荷点5三相负荷不平衡造成了配变台区三相负荷不平衡比较严重。负荷点5的A相有单相负荷5（45k W）、单相负荷8（15k W）和单相负荷9（30k W），B相有单相负荷6（30k W），C相有单相负荷7（15k W）。要使配变台区三相负荷平衡，需将负荷8和负荷9从A相分别换相到B相和C相。将负荷8从A相换相到B相、负荷9从A相换相到C相的过程中流过负荷点5处的电流和负荷8的电压变化情况分别。
2.2.3可以看出换相过程中负荷点5处的三相电流从不平衡状态快速过渡到了平衡状态，过渡过程比较平稳，没有冲击电流。负荷8的电压出现短暂波动，有效值从151V上升到了三相负荷平衡后的218V，整个波动时间仅持续了20毫秒左右，对负荷影响很小，可以忽略不考虑。换相前后配变台区电能损耗对比，配电台区有功功率损耗从10.25k W降到了7.99k W，线损率从5.29%降到了4.32%，节能效果显著。
结束语：
低压负荷在线自动换相实现了在A、B、C三相之间合理地调整用电负荷的相序，使用电负荷在A、B、C上平衡分配，换相过程基本无电能损耗，对用户负荷无冲击，不影响供电可靠性；可有效解决配变台区三相负荷不平衡问题，提高配变台区经济运行水平和供电质量。随着智能电网建设的不断深入，通信网络将覆盖配变台区，三相供电将延伸至电表箱，这为应用低压负荷在线自动换相铺平了道路。同时低压负荷在线换相装置除可以具备三相负荷换相功能外，还可以适当选择兼具过流、过压等故障保护、漏电保护等功能。低压负荷在线自动换相调整装置具有广泛的应用前景。
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论文作者:沈西岭,任忠远
论文发表刊物:《电力设备》2017年第9期
论文发表时间:2017/8/2
标签：负荷论文; 不平衡论文; 在线论文; 低压论文; 用电负荷论文; 单相论文; 终端论文; 《电力设备》2017年第9期论文;