陈慧杰 杨勇
（国网山西省电力公司忻州供电公司）
摘要：随着电力系统的发展，电网的三相负荷不平衡现象日益突出。当三相负荷分布不对称时，除了可能导致旋转电机转子发热损坏、继电保护误动作、大负荷相设备过负荷等危害外，还将引起配电网线损的严重增加。采取切实可行、经济合理的补偿抑制措施，提高其电能质量确保系统的安全、可靠和经济运行。
关键词：配电网；三相不平衡；危害及优化方法
1 配电网三相不平衡的危害
1.1对配电变压器的影响
三相负荷不平衡将增加变压器的损耗；三相负荷不平衡可能造成烧毁变压器的严重后果；三相负荷不平衡运行会造成变压器零序电流过大，局部金属件温升增高。
1.2对高压线路的影响
增加高压线路损耗；增加高压线路跳闸次数、降低开关设备使用寿命。
1.3对配电开关和低压线路的影响
三相负荷不平衡将增加线路损耗；三相负荷不平衡可能造成烧断线路、烧毁开关设备的严重后果。
1.4对供电企业的影响
供电企业直管到户，低压电网损耗大，将降低供电企业的经济效益，甚至造成供电企业亏损经营。配电设备、线路损坏，一方面增大供电企业的供电成本，另一方面停电检修、设备更换将造成长时间停电，电量减供，既降低了供电企业的经济效益，又影响了供电企业的社会声誉。在普通三相四线制电力系统中，有电流通过线路导线时，会存在一定的阻抗，必然会出现电能损耗。这种电能损耗的大小与电流通过的平方成正比。在电网通过三相四线制供电的过程中，由于存在一定的单向负载必然会出现三相负载不平衡。发生三相不平衡运转的情况下，中性线路会通过电流，这样不仅会使相线出现电流损耗，中性线也会有损耗出现，增加整体电线网络线路的损耗。
1.5对用户的影响
三相负荷不平衡，一相或两相负荷畸重，线路电压降增大，电能质量降低，影响用户正常生产生活用电。配电设备损坏，轻则给用户带来不便，重则造成较大的经济损失。如停电造成养殖的动植物死亡，或产品不能按合同供货等经济纠纷。中性线烧断还可能造成用户大量低压电器被烧的事故。
2 优化配电网三相不平衡的方法
三相不平衡问题是电能质量问题之一，它早己被发现，但是具体三相不平衡对电力系统带来的危害有多大，会给系统带来多大的损失，这方面的研究还是欠缺，并且随着通信和电力电子等高新技术的发展和应用，使电力网络三相不平衡的原因更加复杂化。对于三相不平衡负荷的调整，国内电力部门目前的解决办法主要有下面几种：
2.1人工方式
主要是定期对三相不平衡电流测试，按季度考核变压器三相负荷不平衡度的情况。负荷每月至少进行一次测量，特殊情况下(如高峰负荷期间，负荷变化较大时等)可增加测量次数，对配电变压器负荷状况做到心中有数，并根据数据进行人工调整。工作繁琐，操作复杂，耗费大量的人力物力，而且需要用户停电30分钟以上，给用户生产生活带来不便。
2.2自动方式
配变三相自动调平衡控制装置安装在配电变压器输出端，实时测量三相电压和电流，同时根据预先设定好的切换条件（过压、欠压、过流等）监视当前相的运行状况，出现满足切换条件的情况，立即自动切换至其它相。目前国内山东、江西等地已有部分公司研制出三相自动调平衡装置，但由于其切换过渡时间均大于50毫秒以上，会影响用户电器的正常使用，而且切换过程易造成停电或短路现象，实际应用局限性非常大，无法实用化推广。2.3电容补偿方式
电容补偿法是利用无功补偿原理，对三相四线制系统中存在的无功功率造成的三相负荷不平衡情况，通过调整系统的功率因数，达到提高电网电压的目的。该方法比较适用于台区变压器做无功补偿使用，不适用三相四线制系统中因单相负荷分配不平衡造成的负荷电流不平衡问题。再者，由于三相四线制系统接入电容负载，虽电容负载本身不产生电力谐波，但电容负载会使电力系统中存在的谐波放大。如果电容负载和电力系统中的感性负载振荡频率与系统固有频率相近，则会造成电力系统谐波无限放大，导致停电事故的发生。
2.4注重对三相负荷的合理分配
在对三相负荷的分配问题上，电力工作人员应当在实际的工作中将相关的数据进行认真的采集和记录，达到能够在一定程度上预测用电负荷的状态。其次，可以通过装设平衡装置的方式来达到更好三相平衡的分配问题。在一些采用低压三相四线制的地区，可以增设调整不平衡电流无功补偿装置来解决经常出现的电网中的不平衡电流现象造成的各类后果。这样的装置不仅可以补偿系统无功，而且也可以调整不平衡有功电流的作用。另外，根据实际情况中负荷矩的不同情况，适当的调整接线方式也对合理分配三相负荷有一定的影响。
2.5对三相负荷中不平衡电流的治理方法
根据不平衡电流电纳的补偿原理，在任何一个可以确定的时刻，主要出现了三相不接地的不平衡负载，那么他们中的每一个相负载都可以同一个电阻和电容形成并联的形式。因此，在不平衡电流治理电纳补偿理论的指导下，可以将不同性质符合的等效进行分析，确定相间和相对地的无功补偿量。当配电变压器要进行不平衡电流的补偿时，应该满足一下的几点原则。一是需要注意到电流的治理应当有两个内容，一个是补偿功率因数，一个是调节三相电流不平衡，这两者共同确定了补偿所需要的无功功率。第二点，在实际的工程施工时，应当采用全容性的治理方式，与电感补偿相区分，避免出现严重过补偿的情况。第三点是需要考虑到负荷是会随着时间的变化而变化的，基于这种特性，补偿量也应该根据负荷的变化进行适当的调整。第四点表现在装置开关和补偿设备的投切次数的限制，要在设计时将全天的优化方案进行策略的管理。总之，在进行比例调节系数额设置时，需要同时考虑功率因数的限制条件以及过补偿限制的条件。
2.6增设对三相负荷的检测调整
定期开设对三相负荷的检测工作也是非常必要的。在对三相符合的合理分配以及控制后，相关部门应当开设检测工作。电力的平衡不能是绝对的，只能是尽力做到相对的平衡，在实际的检测工作中，各部门应当以国家和相关部门制定的平衡度的衡量指标作为一个标准，将检测的结果进行专业的记录和分析，对各相的负荷电流进行定期的检测，以便于及时发现一些三相的不平衡状况。当在检测过程中发现有安全隐患的部位，要及时的进行调整和修改。对于检测过程中未发现问题的部位，也应当提高警惕。在检测结束以后，不仅需要进行数据的整理和分析，还要进行及时的反馈。这里的反馈主要是指根据检测结果推断出的三相需要进行的调整，以及对于新技术在三相中运用的可能性预测。通过合理的检测和对检测结果的深入分析，我们可以在最大程度上避免不平衡现象的出现，降低用电事故的出现。
结语
随着科学技术以及经济的发展，人们对于电力需求量逐渐增大，对于电能质量要求也越来越高。实际运行中电能质量会对电气设备安全以及电网等产生直接的影响，关系到人们生活秩序好坏、企业产品质量以及经济运行。在用电方面三相不平衡问题经常出现，是评价电能质量的主要指标。只有保证配电网三相平衡，才能减少耗能、降损降价。
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[4]王思源.配电台区三相负荷不平衡实时在线治理方法研究[J].中国电机工程学报.2015(09)
论文作者:陈慧杰,杨勇
论文发表刊物:《电力设备》2016年第8期
论文发表时间:2016/7/19
标签：不平衡论文; 负荷论文; 电流论文; 变压器论文; 负载论文; 电能论文; 线路论文; 《电力设备》2016年第8期论文;