低压电网三相负荷不平衡的原因及危害.doc

低压电网三相负荷不平衡的原因及危害.doc 低压电网三相负荷不平衡的原因及危害 摘 要:农村低压电网三相负荷不平衡对高、低压线路、供电设备均造成危害，对供电企业的供电可靠性以及线路损耗、以及终端用户的用电均造成较大影响，为此，供电企业必须采取有效措施避免、纠正三相负荷不平衡。 关键词:三相负荷不平衡 危害 损耗 防范措施 中图分类号:TM7 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)10(a)-0107-02 1 农村低压电网三相负荷不平衡的原因 三相负荷不平衡的形成，是由于农村低压电网多为单、三相负荷混合电网，负荷波动较大，且随着农村经济的发展单相负荷大幅增加，负荷性质多样造成的。因此，三相负荷不平衡的成因可归纳为以下几点。 (1)农网改造前电力企业对农网的规划前瞻性不足。农网改造的目的当时主要是解决无电村的问，电价高的问题以及农村供电无可靠性的问题，因当时没有充足的改造资金而且时间有限，改造范围广，任务紧。所以改造中在低压分支线路中架设了一定数量的单相两线线路，尤其是在用户不集中的村屯只有一条主线是三相线路，其余大部分是两线供电，没有把农村低压电网三相平衡问题在改造之初就纳入到工程的规划中去。 (2)供电企业的运行管理中，没有对农村低压电网三相负荷不平衡 的危害有一个清醒的认识，对于两相线路的相序接引未进行合理分布，忽视了两相线路的增加量，而且负荷越不集中的地方线路越长，线径越细，甚至出现迂回线路，末端负荷增加时也只好进行两线线路的延伸，这在无形中就加重了低压电网三相负荷的不平衡度。 (3)随着农村经济的不断发展，农民生活水平不断提高，尤其是农网改造及“家电下乡”政策实施后，农民不只局限于拥有电视和照明设施，大量的大功率家用电器进入寻常百姓家，例如:微波炉、电冰箱、电炒锅、电热水器、电饭煲、电炒锅等，单台容量大多数从几百瓦到几千瓦不等，而且都是采用单相220V电源供电，造成单相负荷激增;另一方面，随着工业的发展，农副业加工量减少，单相负荷已经跃升为农村电力负荷的“主力军”，据了解，现在一般农村单相负荷已占到总用电负荷的70,以上，比重相当大。面临这种单相负荷用电极大增长的情况，如果不注意三相平衡，可能会使低压电网的三相不平衡度很大，电网运行状况下降。 (4)农村用户的用电负荷性质发生了较大变化。负荷分电阻性、电感性和电容性三种，负荷性质不同功率因数不同，即使三相电流值相等，最后中性线上的电流也未必为零。而几乎所有的家用电器上标注的都是有功功率，单按铭牌功率去计算负荷进行接线，就很难实现理想的三相平衡，即中性线电流接近零。 2 农村低压电网三相负荷不平衡的危害 三相负荷不平衡对电网、电气设备都存在着潜在的危害，下面从几个不同的方面予以。 2.1 增加电网损耗 (1)增加变压器损耗，变压器的损耗包括空载损耗和负载损耗。正常情况下变压器运行电压基本不变，空载损耗与负荷大小无关，即空载损耗是一个恒量。而负荷损耗则随变压器运行负荷的变化而变化，且与负荷电流的平方成正比，三相负荷平衡时各相电流相等，损耗为:3I2R。当三相负荷不平衡运行时，变压器的负荷损耗则变成了三只单相变压器的负荷损耗之和，在最大不平衡时其损耗为:3(3I2R)，是平衡时的3倍。 (2)增加低压线路损耗。 三相四线制供电线路，在一定负荷、相同时间条件下，如果负荷分配均匀，中性线接近于零，则损耗最低。当负荷分配不平衡度最大时，则某一相线和中性线的电流相等，电能损耗是平衡时的6倍，而且负荷越大损耗就越大。 (3)增加高压线路的损耗。 低压侧三相负荷平衡时，6,10KV高压侧也平衡，设高压线路每相的电流为I，其功率损耗为:?P1=3I2R。低压电网三相负荷不平衡将反映到高压侧，在最大不平衡时，高压对应相电流为1.5I，另外两相电流都为0.75I，此时功率损耗为: ?P2=2(0.75I)2R+(1.5I)2R=3.375I2R =1.125(3I2R)，即高压线路上电能损耗增加了12.5% 2.2 危害电气设备及线路 (1)三相负荷不平衡可能造成变压器烧毁的严重后果。三相负荷不平衡时中性线会有电流流过，当中性线电流过大时，零序电流所产生的零序磁通会在油箱壁及钢结构件中通过，引起较大的电能损耗，从而使变压 器运行温度升高，绕组过热，引起油质劣化，加快变压器内部绝缘老化，迅速降低变压器的绝缘性能。同时三相电压相差极大，负载轻的一相上电压过高，甚至达到线电压，将会导致配电变压器烧毁。 (2)危害低压设备:农村的低压设备保护配置比较简单，性能过低，安装比较粗糙，配线取材及线径不够理想，在三相负荷不平衡时三相电压将产生偏差，严重时空气断路器或交流接触器会动作造成停电，在空气断路器或接触器的重负荷相因过热会引起触点老化、损伤，严重者造成外壳绝缘击穿，并且容易造成导线接线端子处过热氧化，从而接触不良，影响低压设备。 (3)在三相四线制系统中，理想状态是负荷平均分配到三相上，即每相的电流为I，中性线电流为零。假设在最大不平衡时，即某相为3I，另外两相为零时，中性线电流也为3I，也就是说线路在最大不平负衡载下运行时，线路的相电流是在平衡负载下运行的3倍。由发热量Q,0.24I2Rt，知电流增加3倍，发热量增加9倍，最大电流相导线温度直线上升，致使导线连接处、薄弱处烧断，酿成线路断线事故。同理，由于中性线导线截面一般选取相线导线截面的50,，加上接头质量不好，使导线电阻增大，因此中性线烧断的几率更高，可能造成用户大量低压电器烧毁的事故。 2.3 对供电企业的影响 在日常的运行管理中，低压电网损耗增大，将降低供电企业的经济效益。线路故障率的增加，也将严重影响供电的可靠性，增加维护成本。并且线损指标完成困难，会对抄收人员的工作积极性造成一定的影响。 2.4 对动力用户的影响 三相电压不平衡时，感应电机的磁场发生变化，在定子中便产生一个逆序旋转磁场，正、逆两个磁场作用于感应电动机的绕组中，因转子逆序磁场将产生一定的逆序制动力矩，从而使电动机的转速受到制约，影响了电动机的输出功率。 3 对三相负荷不平衡的防范措施 (1)加强对变压器三相负荷不平衡度的管理，应把降低三相负荷不平衡作为一项经济指标来抓，列入考核项目，制定奖惩措施以提高认识，增强对降损工作的自觉性和积极性。 (2)在新建低压线路架设好以后在户表进行安装之前，把本台区下的单相负荷用户进行登记、规划，根据容量大小均衡地分配到低压线路的三相上，绘制施工图纸，并且要保留现场初始资料。户表安装要根据图纸施工，在每相接引的计量箱处做好相序标记，并在实际运行中选择负荷集中时间段对变台处三相线路用钳形电流表进行负荷分配情况的测试，检查是否在平衡度允许范围内，必要时做出调整。 (3)对于新装用户，做好新增单相负荷的功率分配，同时将运行的功率因数不同的单相设备，分别均匀地分布到三相线路中。观察台区负荷的变化情况，定期用仪表进行测量，及时拟定平衡，调整负荷分布以期达到理想的平衡度水平，在实际工作中形成常态机制，不断完善提高。 (4)观察季节性用电户的负荷变化，根据用户负荷的增加或减少，及时作出相应调整，满足现阶段负荷平衡度的要求。 (5)合理配置无功补偿设备，提高用户的功率因数。由于实际三相电网并不总是平衡的，单相负载随时大量增加，负荷变化无规律，因此对 某一相采样信号所做的电容补偿对该相是适当的，对另外两相可能是过补偿或欠补偿，达不到最优的补偿目的，所以采用新型无功功率自动补配电箱，分相就地补偿，实现补偿和配电双重功能。 (6)用技术武装头脑，提高农电工的专业水平，把农电工从低压线损指标考核的巨大压力下解脱出来，提高农电工解决问题的能力，把农电工技能培训的各项工作提到重要议事日程上来。让他们用科学的方法对负荷进行分析，用切实有效的措施把农村低压电网三相负荷不平衡问题解决好，把线损稳定住、把损失降下来，不断提高供电可靠性，打造一个良好的效益型、服务型用电环境。 综上所述，是对农村低压电网的一点见解，当然，农村低压电网三相不可能有绝对的平衡，但要相对的平衡，以平衡度指标为限，在日常工作中经常对各类负荷进行调查，对当地的负荷发展趋势有一个明确的了解，才能做好负荷分配工作，经常对配变主线、支线负荷电流进行不定期测试，组织有针对性地调整，才能从根本上控制三相不平衡现象的发生，避免给供电企业和广大用户造成危害。 参考文献 [1] 刘云志.农村配电网三相负荷不平衡的危害和防范措施[J].职业圈，2007(21). [2] 沈玉梅.浅谈农村低压电网三相负荷不平衡[J].松州，2010(2). [3] 巴军.供电线路三相负荷不平衡的危害及解决方法[J].特钢技术，2008(1).