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摘要：本文分析台区三相不平衡现状，了解其危害并对比常用的治理措施，突出现有最新技术方案（换相开关+配变终端），实现不断电自动实时调节三相不平衡。
关键词：三相不平衡；危害；治理措施
一、引起三相不平衡的原因及现状
电力系统中的三相不平衡，可以分为正常性和事故性两大类。正常性不平衡是由于三相负荷的不平衡和电力系统元件的三相不对称所致；事故性不平衡是由于电力系统发生故障所致。
正常运行方式下，电力系统供电环节或用电环节的不平衡都会导致电力系统三相不平衡。电力系统的三相阻抗并不完全相同，是在供电环节引起三相不平衡的一个原因。通常情况下，负载的不对称是引起三相不平衡的主要原因。在低压配电系统中，大多是经10/0.4kV变压器降压后，采用三相四线制进行供电，低压电网的三相不平衡也一直是困扰供电单位的主要问题之一。在装接单相用户时，供电部门应该将单相负载均衡地分接在A、B、C三相上。但在实际工作及运行中，线路的标志、接电人员的疏忽再加上由于单相用户的不可控增容、大功率单相负载的接入以及单相负载用电的不同时性等，都造成了三相负载的不平衡。低压电网若在三相负荷不平衡度较大情况下运行，将会给低压电网与电气设备造成不良影响。
近年来，农村家庭除照明电器增多外，大量的中、高档、大功率的家用电器进入寻常百姓家，例如电饭煲、电水壶、电炒锅、电热水器、电取暖器、小水泵等，单台容量大多数在800~2000kW，都是采用单相（220V）电源，单相负荷激增。根据某地区用电情况统计，现在一般农村单相负荷已占总负荷的70%以上，部分地区达到90%以上。在单相负荷用电量极大增长的情况下，若不注意三相平衡，可能使低压电网的三相不平衡度很大，电网技术状况很差，反映在用户侧，电压合格率大幅降低，由此引起的投诉事件频发。
二、三相不平衡的危害
2.1增加线路的电能损耗
在三相四线制供电网络中，电流通过线路导线时，因存在阻抗必将产生电能损耗，其损耗与通过电流的平方成正比。当低压电网以三相四线制供电时，由于有单相负载存在，造成三相负载不平衡在所难免。当三相负载不平衡运行时，中性线即有电流通过。这样不但相线有损耗，而且中性线也产生损耗，从而增加了电网线路的损耗。
2.2增加配电变压器的电能损耗
配电变压器是低压电网的供电主设备，当其在三相负载不平衡工况下运行时，将会造成配变损耗的增加。因为配变的功率损耗是随负载的不平衡度而变化的。
2.3配变出力减少
配变设计时，其绕组结构是按负载平衡运行工况设计的，其绕组性能基本一致，各相额定容量相等。配变的最大允许出力要受到每相额定容量的限制，配变在三相负载不平衡时运行，其输出的容量就无法达到额定值，其备用容量亦相应减少，过载能力也降低。
2.4配变产生零序电流
配变在三相负载不平衡工况下运行，将产生零序电流，该电流将随三相负载不平衡的程度而变化，不平衡度越大，则零序电流也越大。零序电流通过钢构件时，即要产生磁滞和涡流损耗，从而使配变的钢构件局部温度升高发热。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆配变的绕组绝缘因过热而加快老化，导致设备寿命降低。同时，零序电流的存在也会增加配变的损耗。
2.5影响用电设备的安全运行
在电压不平衡状况下供电，即容易造成电压高的一相接带的用户用电设备烧坏，而电压低的一相接带的用户用电设备则可能无法使用。所以三相负载不平衡运行时，将严重危及用电设备的安全运行。
三、三相不平衡的治理措施
三相不平衡的治理通常有以下几种：
3.1人工测量和调整负荷，这是目前采用的主要方法
即定期（通常半年为一个周期）选择一个用电高峰期对三相负荷电流进行测量并视情况对负荷进行调整，人为的尽量合理性分配负荷，达到三相电流平衡。该方法存在以下几点缺陷：①由于调整间隔周期长，无法做到及时准确调整；②人为降低了供电可靠率：通常人工调整负荷均须停电进行，每次均需4小时左右时间才得以完成某台区的工作，如按一年调整二次计算、将使供电可靠率降低0.09个百分点；③需要组织一定数量的技工来从事该项工作，占用人力物力。
3.2人工测量和手动转换换相负荷开关调整负荷
即在分支或接户线处安装手动换相负荷开关，定期（通常为半年选择一个用电高峰期）对三相负荷电流进行测量并视情况手动转换换相负荷开关对负荷进行调整。此方法比第一种方法前进了一大步，但仍存在以下缺陷：①由于调整间隔周期较长，无法做到及时准确调整；②人为降低了供电可靠率：通常人工手动转换换相负荷开关调整负荷均须停电进行，每处次均需半小时左右时间才得以完成某分支或接户线的工作，如按一年调整4次计算、将使供电可靠率降低0.02个百分点。
3.3采取相间跨接电感或电容在相间转移有功功率原理，调整三相负荷电流，降低平衡度
该方法对相间电流调整的前提是在利用提供系统功率因素补偿的同时才能起到相对的调整作用，对于单相负荷与用电时间的不一致引起的三相负荷不平衡电流其调整效果不佳且公变负荷的峰谷平段相差太大，移相电容的客量和安装点难以配置，调整难度大。
3.4相比较前几种方式，目前新的技术方案是换相开关装置+智能配变终端
即采用一种新开发的换相开关，其结构设计有三组独立的动触头智能控制模块系统组成。其中第三组触头为电源零线（此触头为固定的，不能接相线），另外一、二两组触头为电源相线，可以接成A-B、B-C、C-A三种接线方式。负荷出线为单相220V，开关的CPU主控模块与智能配变终端组网运行，将负荷电压、负荷电流、负荷相序检测等数据，上送到智能配变终端，由终端内置程序进行判断并生成控制策略，并下发指令到开关，进行负荷相序调整。该方式具有电流、电压过零点快速投、切转换的工作特性，达到开关长寿命使用效果，稳定可靠的实现电网不平衡电流治理。
在换相开关装置+智能配变终端实现自动调节低压三相负荷的同时，加配后台主站监控系统，结合智能配变终端，可以完美实现台区实时在线监控。主要功能：①实现台区台账信息管理与维护、配电变压器信息状态监测；②台区三相不平衡度实时监测并根据需要进行调节干预；③对台区供电可靠性分析、线损分析、电能质量统计分析等功能。
结语
实现台区三相不平衡不断电实时调整是台区智能化的重要组成部分，为智能电网进一步向配电网环节延伸扩展提供了有效数据和管理支撑。对于节能降损和提高供电可靠性有显著作用，使供电单位经济效益和社会效益得到了提升。
参考文献
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[3]储卓皓.配网三相电压不平衡分析与处理[J].江苏电机工程，2011.
作者简介
贾晓卫，出生日期：1974年10月18日，男，汉族，工程师，单位：国网宝鸡供电公司，邮编：721000
汤飞飞，出生日期：1990年01月04日，男，汉族，助理工程师，单位：国网宝鸡供电公司，邮编：721000
论文作者:贾晓卫,汤飞飞
论文发表刊物:《电力设备》2016年第14期
论文发表时间:2016/10/12
标签：不平衡论文; 负荷论文; 电流论文; 单相论文; 负载论文; 电网论文; 终端论文; 《电力设备》2016年第14期论文;