低压线路三相负荷不平衡的危害

低压线路三相负荷不平衡的危害 浅淡低压线路三相负荷不平衡的危害及对策 [摘 要]本文低压线路三相负荷不平衡对低压电网、配电变压器造成危害，对供电企业安全供电降低线损、用户安全用电影响较大，并根据河源市区低压电网三相负荷不平衡的情况，提出了相应的对策。 [关键词]低压电网 三相负荷不平衡 危害 对策 前言 近几年来，河源市城区在中低压配电网改造和建设过程中，投入了大量资金进行电网改造，诸如配电变压器放置在负荷中心，增添配电变压器数量，缩短供电半径，加大导线直径，增加低压线路等措施，并取得了阶段性的成果。但在实际工作及运行中，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,导致低压电网的可靠性和稳定性差，线损率较高。 1 存在问题 河源供电局源城区现有配变1848台，配变总容量91.04万kva。其中公变939台，配变容量为41.37万kva，专变909台，容量为49.67万kva。2011年，据配电部对城区所有配电变压器的负荷进行了测量，结果明，三相电流不平衡度不合格的占45,、不平衡 度超过25,的变压器占30,，若夏季用电高峰期可达到65,。由此可见，城区的配电变压器，三相负荷分配很不均匀，造成变压器损耗增加，容量相应降低，导致变压器过负荷;促使变压器加快老化，据统计数字表明，低压配电系统的电能损耗约占整个供电网总损耗的50%以上。 2 危害 2.1 增加线路的电能损耗 当低压电网以三相四线制供电时，负荷平均分配到三相时，设每相的电流为i，中性线电流为零，其有功功率损耗: p=ia2ra+ib2rb+ic2rc+io2ro„„〔1〕 式中ia ib ic是变压器输出三相线路各相电流， io中性线电流、ro中性线电阻， ra rb rc是变压器输出三相线路各相电阻 当三相负载平衡时ia =ib= ic=i，io=0则 功率损耗为: p = 3i2r „„〔2〕 当三相负载不平衡运行时，中性线即有电流通过。这样相线有损耗，而且中性线也产生损耗，从而增加了电网线路的损耗，在最大不平衡时，即某相为3i，另外两相为零，中性线电流也为3i，功率损耗为: p = 2(3i)2r = 18i2r = 6(3i2r) „„〔3〕 即最大不平衡时的电能损耗是平衡时的6倍。 2.2 增加配电变压器的电能损耗 变压器在正常情况下运行电压基本不变，即空载损耗是一个恒量。变压器的三相损耗分别为:pa,ia2 r，pb= ib2 r ，pc =ic2 r„„〔4〕 式中ia、ib、ic分别为变压器二次负荷相电流，r为变压器的相电阻。 当变压器三相平衡运行时，即ia=ib=ic=i时， pa，pb，pc=3i2r„„〔5〕 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。配变在任意负载运行时的功率损耗: p= p0 +pk ×,【,ia/in,2+,ib /in,2+,ic /in,2】/3,„„〔6〕 式中p0 pk是空载损耗〔铁损〕和负荷损耗〔铜损〕 ia ib ic是变压器输出三相线路各相电流， in是配变额定电流 即造成变压器的损耗增大(包括空载损耗和负载损耗)，绕组和变压器油过热。绕组过热，绝缘老化加快;变压器油过热，引起油质劣化，迅速降低变压器的绝缘性能，减少变压器寿命(温度每升高8?，使用年限将减少一半)，甚至烧毁绕组。此外，会产生零序电流，而变压器内部零序电流的存在，会在铁芯中产生零序磁通，这些零序磁通就会在变压器的油箱壁或其他金属构件中构成回路。但 配电变压器设计时不考虑这些金属构件为导磁部件，则由此引起的磁滞和涡流损耗使这些部件发热，致使变压器局部金属件温度异常升高，严重时将导致变压器运行事故。 2.3 配变出力减少 配变线圈结构是按对称运行情况设计的，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。假如当配变处于三相负载不平衡工况下运行，负载轻的一相就有富余容量，从而使配变的出力减少。其出力减少程度与三相负载的不平衡度有关。三相负载不平衡越大，配变出力减少越多。为此，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。假如配变在过载工况下运行，即极易引发配变发热，严重时甚至会造成配变烧损。 2.4 三相输出电压不平衡 配变每相绕组设计的电阻、漏抗、激磁阻抗基本相同，当三相负载对称时，每相电流大小相同，在配变内部的压降也相同，所以其输出电压也相同。假如配变在三相负载不平衡时运行，其各相输出电流就不相等，其配变内部三相压降就不相等，这必将导致配变输出电压三相不平衡。相对负载电流大的一相电压降大，负载电流小的一相电压降小，从而导致中性点漂移，致使各相相电压发生变化。如果三相负载发生严重不平衡，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。特别在中性线出线接触不良的情况下，危害性更大。 2.5 降低电动机效率 当配变三相负载不平衡时，将引起输出电压三相不平衡。由于不平衡电压存在着正序、负序、零序三个电压分量。当这种不平衡的电压输入电动机后，负序电压就会产生与正序电压相反的旋转磁场，起制动作用，使电动机输出功率减小，从而导致电动机效率降低。同时，电动机的温升和无功损耗，也将随三相电压的不平衡度而增大。所以电动机在三相电压不平衡状况下运行，是非常不经济和不安全的。 3 解决对策 3.1 积极开展变压器负荷实际测量和调整工作。配变的负荷实测工作看似简单，但是在实际工作中有几点需要注意，一是实测工作不能简单地测量配变低压侧,、b、c三相引出线的相电流，而且要测量零线上的电流，或者是测量零线(排)对地电压，从而可以更好地比较出三相负荷的不平衡情况，二是实测工作要向低压配电线路的末端和分支端延伸，这样可以进一步发现不平衡负荷的出现地点，确定调荷点，三是负荷实测工作既要定期开展也要不定期开展，尤其是在大的用户负荷投运和在高峰负荷期间，要增加实测的次数，通过及时的测量配变低压出线和接近用户端的低压线路电流，便于准确地了解设备的运行情况。 根据测量情况，做好负荷的均衡合理分配。将不对称负荷分散接 在不同的供电点，以减少集中连接造成不平衡度严重超标的问题。但必须要注意，均衡分配用户不仅仅是形式上看来每相接单相负荷用户总数的三分之一，而是要把其中用电负荷、漏电情况在同一等级的用户也均衡地分配到三相上。可以使用交叉换相等办法使不对称负荷合理分配到各相，尽量使其平衡化。 3.2 重视低压网的规划。在配电网建设和改造当中对低压台区进行合理的分区分片供电，从公用变出线至进户表电源侧的低压干线、分支线应尽量采用三相四线制;无论架空或电缆线路，相线与零线应按a、b、c、o采用不同颜色的导线或标识，并按一定顺序排列;在低压线路架好、下线集装各户电能表前，要把配变下的单相负荷用电户统一规划，均衡地分配到低压线路的三相上，并在册;下线集表施工时要查对无误，表箱编号要注明相位，如“***线路a相**号”;同时制定台区负荷分配接线图，做到任何一个用户的用电改造接入系统，都受三相负荷平衡度的限制，避免改造的随意性;并规定5户以上居民不采用单相供电，如必须采用单相入户的，要尽量减少单相接户线的总长，一般不超过20米(接户线加房檐线)，且负荷不大于10安培，如超过10安培必须从三相四线制线路上另外引出，离三相四线制线路较远，应重新架设三相四线制线路，即尽量多设三相四线制线路，少设单相线路，缩小单相线路的长度。 3.3 分布式相控式的精细补偿系统，具有实时测量每相负荷的变 化，通过灵活快速的调相平衡控制，在单相用电负荷动态变化的状态下得到有效补偿，保证了三相电压的平衡稳定，使三相负荷的均衡更加合理，彻底解决动态下三相负荷的不平衡稳定。实时平衡稳定功率因数;使电力传输容量更接近线路的热稳定极限;在控制区域内可以传输更多的平衡功率。 4 结论 综上所述，调整三相负载使之趋于平衡，这是无需增加设备投资的最佳降损措施。把单相用户均衡地接在a、b、c三相上，减少中性线电流，降低损耗。同时要减少单相负载接户线的总长度。如果单相用户功率因数较低，就应进行无功补偿。因此，只要把单相负荷用电户均衡地分配到三相上，就能实现三相平衡。 参考文献: [1]莫绍平、负荷不平衡对配电变压器的危害和相应的配电设计方法、变压器、1996。 [2]《配网实用技术》、主编、孙成宝、李广泽;中国水利水电出版社，1998年。 [3]《新编电工手册》、主编，夏国辉;延边人民出版社，2001年8月。