摘要：港口供配电系统的设计目前十分成熟，但三相不平衡的现象时有发生，对电网电能质量造成了不良影响，同时影响供配电系统和电气设备的安全、稳定运行。对供配电系统的三相不平衡进行分析和研究，提出应对措施和方案，引起建设单位、设计院、监理单位、承包单位乃至分包单位的重视尤为重要。文章首先介绍了港口供配电系统的主要构成，三相不平衡现象的原因及危害，对其进行理论分析，进而提出合理地解决措施和方案。
关键词：港口供配电系统；三相不平衡；危害；解决措施和方案
引言
随着科技的发展，在国家电网、南方电网长期的管理、指导、监督下，港口供配电系统日渐完善，在工业、建筑领域内已处于领先地位。目前，吞吐量较大的港口作业量大，作业时间连续，这就对配置的供配电系统在安全性、稳定性、可靠性、经济性上有严格的要求，本身供配电系统设计容量较大，下端用电负载数量大且性质复杂，往往会造成三相不平衡的现象，所带来的危害和影响是不可预计的，为港口运营带来无法预估和弥补的损失。因此，作为有着丰富港口供配电系统设计、施工经验的承包方，有责任和义务去对这种现象进行分析和解决，本文结合实际情况提出了常见的原因、有效的解决措施。
1、港口供配电系统三相不平衡的危害及解决办法
1.1 港口供配电系统三相不平衡分析
1.港口供配电系统
港口供配电系统往往由高压系统、低压系统、后台监控系统构成。高压系统包括高压进线、高压计量、高压馈线柜、所用变、虚拟接地柜、高压无功补偿、高压馈线线路、高压负载等。低压系统往往由变压器、低压进线、低压馈线柜、低压无功补偿、交直流屏、低压馈线线路、低压配电箱、低压负载等。后台监控往往由测量检测装置、通讯线路、监控后台柜等构成。
由于高压负载往往为三相负载，出现三相不平衡的现象较少，且高压柜中往往配置断相保护，可及时的判断问题所在并进行调整处理。本文主要针对低压系统出现的种种三相不平衡现象。
2.三相不平衡现象
电力系统中三相电流或电压出现不平衡、幅值超出合理范围的现象称之为三相不平衡现象。因为电网负载的不确定性，三相不平衡理论上是实时存在的。本文所提及的三相不平衡均为超出国家标准的异常现象。
1)主要原因
a)原因一
设计阶段，电力系统中三相负载的不合理分配会对日后系统的运行稳定、解决难度埋下重大的隐患。
施工阶段，对于大功率的单相临时用电负载，电工在配电箱接线基本不考虑三相平衡问题，随意搭接，甚至出现不按图施工随意搭接的现象。
b)原因二
低压系统中存在大量的三相、单相负载，且负载性质不确定，同时投入时间、使用效率无法控制和预判。临时用电、季节性用电增加了不稳定性。
c)原因三
对电力系统的配变负载监控力度不足。
2)危害
a)增加电力线路损耗
在常见的三相四线制供电线路中，三相不平衡现象会导致中性线有电流通过，这就增加了线路损耗。
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b)增加配电变压器损耗，使其输出容量不足，过载能力降低
配电变压器是低压系统的核心供电设备，它的功率损耗会随三相不平衡程度而变化；三相不平衡现象会导致负载轻的一相富有余量，而配电变压器的输出容量会受每相限制，因此其输出容量不足；因输出容量不足，原设计过载能力亦会降低，按照设计过载能力长时间投运甚至会导致配电变压器烧毁。
c)产生零序电流，减少配电变压器寿命，增加配电变压器损耗
配电变压器在三相不平衡的情况下运行，会出现零序电流，产生零序磁通导致磁滞和涡流损耗，变压器局部温度升高，绕组因温度过高而加速老化，同时产生零序损耗。
d)负载的异常运行
三相不平衡会导致中性点偏移，致使负载轻的一次电压升高而容易烧毁，负载低的电压降低而无法正常工作。
其中电动机效率降低尤为常见。三相不平衡现象会产生不平衡电流，三相不平衡电流可分解为正序分量、负序分量和零序分量。[1]正序分量产生正常旋向的旋转磁场，负序分量产生反向的旋转磁场，前者保证正常运转，而后者起到制动作用，这就导致电动机无法正常输出功率，同时它的无功损耗及温度升高也会随之变化从而影响设备的安全性。
1.2 港口供配电系统三相不平衡的解决办法
在现实正常运行的系统中，三相不平衡现象是会发生的，但作为衡量电能质量的一大因素，必须对其有约束和规定，这样才能不影响系统运行的情况下保证设备、使用者的安全。根据国家标准，电力系统公共连接点正常电压不平衡度允许值为2%，短时不可超过4%。
由不对称负荷引起的电网三相不平衡[2]可采用如下解决办法：
1)在设计阶段，结合负载的数量、分布、性质、使用性能、使用时间等要素，合理配置、灵活优化。施工阶段，承包商严格按图施工，禁止随意接线、搭配等。加强工地的临时用电管理，结合电力系统对大功率的临时用电负载进行分析，合理分配至最合适的回路。
2)采用交叉换相等方法使供配电系统尽可能保持三相平衡。
3)针对出现三相不平衡的原因，结合负载中不平衡电流电纳的补偿原理，指定合理的治理措施。不平衡负载可视为电阻和电容并联的形式，进行性质等效分析后确定相—间、相—地的无功补偿量。配电变压器补偿需要注意以下几点：
a)功率因数的补偿和三相不平衡的调节综合考虑，方可确定补偿无功功率；
b)全容性补偿与电感补偿区分，避免过补偿；
c)补偿量基于实际情况适当调整；
d)目前较为常见的补偿装置为采用晶闸管投切的TSC装置[3]，投切次数需要限制；
e)功率因数与过补偿的限制条件综合考虑；
2、结论
随着科技的发展，工业设备不断地创新、优化，引入系统带来的三相不平衡现象也随之增多，对电能质量的严格控制显得尤为重要。通过上面对港口供配电系统的介绍，对三相不平衡的分析和研究，本文提出了常见的原因及解决方法，为日后港口供配电系统的设计、运行、维护积累了丰富的经验，相信日后在港口内三相不平衡的控制会越来越好。
参考文献
[1] 彭辉.配电网中三相不平衡符合补偿，南京：电力自动化设备杂志社，2002.1
[2] 林海零．电力系统的三相不平衡，北京：中国电力出版社，2006-02-17
[3] 张永军．三相不平衡与无功功率综合补偿系统的研究，重庆：科技部西南信息中心，2006.12
作者简介
李海波（1986-10-08），男，汉族，籍贯：山东省潍坊市，学历：本科，职称：助工，研究方向：电气工程及其自动化。
论文作者:李海波1,刘兆霞2,李海燕2
论文发表刊物:《电力设备》2017年第14期
论文发表时间:2017/9/19
标签：不平衡论文; 负载论文; 系统论文; 港口论文; 供配电论文; 现象论文; 低压论文; 《电力设备》2017年第14期论文;