低压线路三相负荷不平衡的危害及其防治措施.doc

低压线路三相负荷不平衡的危害及防治措施王猛，张璐（郓城县供电公司 山东省郓城县金河路221号274700）摘 要：在农村低压线路中，由于各种原因造成三相负荷电流不平衡，线损电量和线损率比三相负荷电流平衡时增大好几倍，电压质量明显下降，设备安全运行受到严重威胁等危害，必须引起我们高度重视，采取措施尽量保证三相负荷平衡。关键词： 三相负荷不平衡；危害；防治措施引言低压三相负荷一相接入的单相负荷过重，一相接入的单相负荷较轻，另一相接入的单相负荷更轻或极轻；或者一相接入单相负荷与电源距离过近，一相接入单相负荷与电源较远，另一相接入单相负荷与电源距离更远，就势必造成三相负荷不平衡。1 造成低压线路三相负荷电流不平衡的原因1.1 单相负荷增长迅速，低压线路供电半径过长,单相负荷用停随意性强随着全国性农村电网改造工程的实施和竣工及“同网同价”政策的出台和落实，从基本上解决了农民和农村“用电难、用不起电”的问题，极大的调动了农民和农村的用电积极性，广大农民和农村相继购置了大量洗衣机、电视机、电冰箱、空调等中高档、大功率的家用电器。这些家用电器单台大都采用220V单相电源。这些大功率单相负荷沿着220V线路以不同容量、在不同地点与电源不同距离频繁接入，使得低压电网单相负荷迅猛增长，低压线路供电半径愈长，此类负荷接入量就愈大，这些单相负荷或用或停的随意性极大，导致三相负荷电流愈来愈不平衡，成为整个电网末端的突出问题。1.2部分陈旧线路未及时清障部分低压线路陈旧，绝缘老化破损，或是线路与树枝、麦草垛等安全距离不够，致使某一边相导线经常多处碰物接地漏电，造成这一相负荷电流大增。2 低压线路三相负荷电流不平衡的危害2.1 增加了线路的有功功率或电能的损耗三相负荷不平衡时，各相的负荷电流不相等，就在相间产生了不平衡电流，这些不平衡电流除了在相线上引起损耗外，还将在中性线上引起损耗，这就增加了总的线损。如果三相负荷平衡，则向量差为零。应当尽可能使各相负荷相对平衡，否则，中性线上将有电流流过。中性线上流过的电流越大，引起的损耗也越大。取不平衡损失系数a，平均电流I(Ia+Ib+Ic)/ 3,则增加的线路有功损耗为： 。其中： （式1）式中：1、2分别是负载较小的两相与最大负载那一相电流的比值，1，21。表1 三相四线负载不平衡损失系数aa 121.00.90.80.70.60.50.40.30.20.101.01.000.91.0031.0060.81.0141.0171.0300.71.0341.0381.0521.0780.61.0651.0721.0891.1191.1650.51.1101.1201.1411.1781.2331.3130.41.1721.1871.2151.2601.3281.4231.5560.31.2551.2771.3151.3731.4561.5741.7361.9570.21.3641.3961.4481.5231.6301.7781.9802.2572.6330.11.5051.5531.6231.7221.8612.0512.3102.6633.1463.81301.6881.7561.8521.9852.1682.4272.7553.2173.8544.7426从表中可以看到，当三相负荷不平衡时，输送同样的负荷电能损耗会加大，当集中在两相且两相平衡时，线损会增加1.688倍，若集中到一相供电，线损是三相平衡供电的6倍。因此在运行中经常调整变压器的各相电流，使之保持平衡，以降低线损。2.2 增加了配电变压器的有功功率或电能损耗通过引用一个简单的小例子来看一下：一台S11100/10系列的变压器（S100kVA，U1=10000V，U2=400V，Pk1.5kW），三相负荷电流平衡时低压侧负荷电流为Iph56A，三相负荷电流不平衡时低压侧负荷电流为Ia=61.6A,Ib=56A,Ic=50.4A 则：配变低压侧额定电流为：I2144.34(A)三相负荷不平衡度为：/(1)10061.6/(-1)10010三相负荷不平衡比平衡时变压器的有功损耗增加量为：(Pb） 0.00151(kW)从上例中可以看出，在配电变压器输出的容量相同的情况下，低压三相负荷电流不平衡比平衡时，变压器的有功功率损耗增大了。因此相关规程规定：在配电变压器的低压出口处的三相负荷电流不平衡度不得超过10。2.3 降低了配电变压器的出力配电变压器容量的设计和制造是以三相负载平衡条件确定的，如果三相负载不平衡，配电变压器的最大出力只能按三相负载中最大一相不超过额定容量为限，负荷轻的相就有富裕容量，从而使配电变压器出力降低。例如100kVA配电变压器，二次额定电流为144A，若Ia为144A，Ib、Ic分别为72A，配电变压器的出力只有67。2.4 导致配电变压器的运行温度升高，缩短使用寿命对于三相四线制系统，三相负载不平衡时，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，从而使配电变压器运行温度升高，加快变压器内部绝缘老化。更严重时中性线电流可能会超过允许载流量，中性线被烧断，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。2.5 中性点发生位移，造成配电变压器三相电压不对称三相负载不平衡，中性线有零序电流通过在铁芯中产生零序磁通，但得不到由一次侧磁通的抵消，并重迭在原有正相序的主磁通上。这个零序磁通会在一、二次侧线圈中感应出零序电势，并迭加在各相的端电压上，造成三相电压不对称，使中性点产生位移。三相中负载大的相电压就降低，而负载小的相电压升高。为此，变压器运行规程规定，在运行中的变压器中性线电流不得超过变压器低压侧额定电流的25。如果控制中性线电流不超过25，则中性点位移不会严重影响到三相电压不对称。2.6 影响电动机输出功率，并使其绕组温度升高，危及安全三相电压不平衡时，在感应电动机的定子中便产生一个逆序旋转磁场，感应电动机在正、逆两个磁场的作用下运行。由于正序旋转磁场比逆序旋转磁场大，放电动机的旋转方向仍与正序方向相同，但转子逆序磁场的存在而产生较大的逆序制动力矩使电动机输出功率减少，绕组温度升高，从而危及电动机安全运行。2.7 缩短用电设备寿命三相不平衡导致用电设备使用寿命缩短，加速设备部件更换频率，增加设备维护的成本。2.8 影响电度表准确度三相负载不平衡，影响电度表准确度，使电度表误差增大。3 低压线路三相负荷不平衡的调整治理措施3.1 一般做法三相负荷不平衡率要从线路末端采集，要不定期进行测量，根据负荷变动情况及时进行调整。三相的负荷平衡的时候，零线上是没有电流的。这样零线上的线损可以最小，零线上的压降也同时就是最小的。当我们发现三相负荷不平衡时，往往都就将负荷大的一相的单相电器改线到负荷小的一相去，尽量使三相的负荷接近。但是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，而更重要的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。当检查发现农村低压线路三相负荷不平衡时，应及时进行调整。按照配电台区，对所有低压线路逐条逐地进行调整，要使三相负荷电流在配电变压器低压出口端达到平衡，要使三相负荷电流在所有低压线路首端达到平衡；要使三相负荷电流在所有低压线路的所有区段达到平衡。可以参考晚间灯峰期间的三相负荷不平衡状况来衡量三相负荷电流是否平衡。3.2 采用三相电流平衡分析仪三相电流平衡分析仪可以24小时全天候对三相电流、电压、分相有功、分相无功、功率因数跟踪监测，并将其存入随机U盘中，根据需要可随时将U盘取回，由计算机上位机软件将数据读出来，并计算出三相不平衡率，且能自动将三相电流、电压、有功、无功、三相不平衡率以曲线形式直观地表示出来，从而为调整负荷及变压器运行管理，有效降低线损，提供科学的依据。3.3 新建或改造线路，逐段均匀分配单相负荷在新建或改造农村低压线路时，必须从线路末端或分支线开始，将所有的单相负荷有计划地均匀地分别配置在三相上，确保三相负荷平衡向着线路首端一段一段推进。在平常时期，按照上述方向，将新增的单相负荷以相同容量和相同距离（与电源的供电距离）分别接入三相上。同点（或同距离）同容量接入的单相负荷用电尽量同时，其同时率愈高，三相负荷电流就愈平衡；反之，其同时率愈低，三相负荷电流就愈不平衡。3.4 及时清障，防止接地漏电经常性的进行巡线检查，一旦发现线路碰触树枝等物，要及时进行清障，使之保持规程规定距离，以防线路单线接地漏电。4 结论三相负荷不平衡对电压电网运行带来很多不利，同样也带给低压用户不便。因此，我们必须不定期测量三相负荷不平衡率，合理采取措施，及时调整负荷使其均匀等距分配在三相上，将三相负荷不平衡率降到合理范围之内。通过有效治理低压线路三相负荷不平衡，进一步提高电压质量，相对增大变压器容量，增加变压器出力，降低电能损耗，使供电企业效益最佳化。参考文献：1 廖学琦，农网线损计算分析与降损措施（第二版），中国水利水电出版社，20082 黄绍平，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，1