三相不平衡負荷對低壓線損率的影響分析

何文靄

摘要：線損問題是影響供電企業經濟效益的一大關鍵性問題。導致線損率上升的因素是多方面的，其中三相不平衡負荷就是關鍵因素之一。文章著重分析了三相不平衡負荷成因以及三相不平衡負荷對低壓線損率的影響。

關鍵詞：三相不平衡負荷；低壓線損率；線損率；供電企業；電網結構建設；電力系統 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM71 文章編號：1009-2374（2016）30-0127-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.30.062

由于電網結構建設改造不同步，一些地區電力系統低壓線路依然在遭受三相不平衡負荷的干擾，加劇了低壓線路損耗，影響了配網系統整體的安全運行，也對整個電力系統帶來不良影響，對此必須積極重視三相不平衡負荷帶來的問題，采取必要措施改善低壓線路三相不平衡，降低低壓線路線損率。

1 三相不平衡負荷成因分析

結合以往的經驗與實踐，三相不平衡負荷的形成主要源自以下三個方面的原因：

1.1 工作人員失職

電力系統低壓線路運行過程中，相關工作人員需要測量、抄錄相關數據，然而實際工作過程中出現了誤差較大、錯誤頻發的現象，由于態度不認真、工作失職等導致實際工作中出現各種不負責任現象，例如：負荷不按規律搭接、無視負荷的均衡分布與分配、隨意搭接分配負荷，造成了數據計量失誤、誤差較大等問題，從而出現了三相負荷不平衡。

1.2 配網架構不科學

配網的架構應該有規則、有規范，而且需要一個安全、穩定的環境，例如應避開其他管線聚集區、樹枝密集區等，然而實際的配網架構卻往往忽視這一問題，從而導致架構矛盾。

1.3 內外不良因素的干擾

系統內部單相用電設備會帶來不良干擾，特別是分季、分時期的用電等都可能對配網低壓三相帶來不良干擾，從而導致三相不平衡現象。

2 三相不平衡負荷對低壓線損率的影響

2.1 加劇低壓線路損耗

電力系統低壓三相負荷失衡時，很容易提升線路損耗，加劇線路損耗，出現線路過電流，造成線路被燒毀，其他開關裝置、電氣設備等也隨之遭到破壞性影響，甚至帶來整個電力系統故障，具體的線損能夠通過公式計算得出：

三相低壓線路對應的電流可以各自設成IA、IB、IC，中性線電流：IN為中性線電阻：2R為相線電阻：R為對應的有功損耗，可以利用下面公式計算：

P1=I2AR+I2BR+I2CR+2I2NR

三相負荷處于平衡狀態時，單相電流則為：IA+IB+IC/3，中性線電流為0，線路有功損耗P2=3I2CR

將以上兩大公式進行計算、運算，能夠得出三相不平衡負荷出現時，會帶來巨大的線損問題，二者之間可達九倍的關系。更重要的是三相負荷不平衡問題的出現也將會給變壓器帶來負擔，會加劇其能耗，具體的損耗可達負荷平衡狀態下的三倍之多。而且經過分析能夠看出，三相不平衡負荷電流上升時，低壓線損率也隨之變大，對此，就必須有效控制不平衡率，使其在15%以內，低壓線路的初始端則要控制在25%以內，這樣才能集中控制線損。

2.2 加劇電能損耗

在整個低壓配網系統中，變壓器發揮著主要功能和作用，已經成為主體供電設備，實際的配網系統一旦出現三相負荷不平衡問題，不僅會加劇線損，實際配電過程中也可能導致電能的損耗率、消耗量增加。

2.3 出現零序電流

三相不平衡負荷還可能引發零序電流問題，試驗與實踐證實：三相不平衡負荷率越高，對應所產生的零序電流值也越大，而且零序電流傳輸中一旦碰觸到鋼構件，還可能出現磁滯現象，帶來更為復雜、嚴重的電力系統損害性問題。

2.4 用電設備無法安全工作

一般來說，配網系統中三相電流值大致相當，整個配網系統處于一個相對平衡、合理的運行狀態，然而三相不平衡時則將導致各相輸出電流發生波動、變化，使得三相電流值出現較大差異，內部的三相壓降也有所差異，從而影響用電設備的安全工作與運轉。

2.5 農網線損嚴重化

三相不平衡負荷對低壓線損率會產生深遠的影響，不局限于臺區低壓線損，還可能波及到臺區的農網用戶，特別是當負荷相電流超出一定范圍時，電流過高會導致線路或用電設備高度發熱，一些負荷較大的相路就可能由于過熱而出現絕緣受損問題，從而導致線路或設備受損等問題。通常來說，三相線路中性導線截面和相線截面之比應達到1∶2，然而現實的農網線路通常相線截面較大，導線截面較小，再加上接線水平不達標、質量不合格，很可能提升線路的電阻值，無疑加劇了三相負荷不平衡問題，也就直接引發了中性線電流超出一定范圍，進而釀成農網線路受損、絕緣破壞等問題，而且當低壓線路中其中的兩相出現畸形、變質等問題時，還可能損害電力線路，甚至影響變壓器的安全運轉，威脅到廣大用戶的安全用電。

3 三相不平衡負荷優化的具體措施

由于三相不平衡負荷將對整個電力系統帶來巨大的線損影響，對此可以開展試驗，通過試驗性方法來逐步緩解問題。具體的實驗過程為：對于三相四線連入用戶端表箱的，可以將換相開關配置于此，再將三相四線同開關連接，開關出線端同用戶的電能表連接，以此來發揮換相開關的換相功能，從而達到換相開關能夠利用任何負荷相進行電力供應，由于臺區整體上達到了自動聯系、調節的狀態，這樣就可以參照三相干線、支線等的電流大小，再在換相開關的幫助下達到對三相負荷的科學調整，使其處于平衡狀態，確保各個臺區、線路等的不平衡率值在規定合理范圍，大量的實驗與實踐證實，通過配置自動換相開關，能夠更加高效、準確、合理地調節三相負荷，控制不平衡問題發生的概率，低壓線損也不會受到過大的影響，此方法值得深入推廣運用。

實例分析：恩平地區供電企業為控制三相不平衡問題，在其所服務范圍的配電臺區設置自動換相開關，此開關具有自動化功能，可以結合三相負荷不平衡率來對三相負荷進行有效控制與調整，確保不平衡率控制于合理范圍。

該臺區的具體數據統計如下：變壓器容量：160kV·A，供電半徑極值：639m，低壓線損率達到15%，變壓器出口三相負荷不平衡率達到40%，而且此臺區所服務的用電客戶多為大型用電客戶，平均用電量較高。配置自動換相開關與負荷不平衡調節系統后，三相負荷不平衡問題得到了有效控制，因為這一系統不僅能夠自動化、高效記錄下三相負荷的不平衡值，同時也能清晰地呈現出各個線路的負荷電流值，再依托于這兩大數值來科學調控不平衡負荷，使其處于合理范圍，圖1和圖2分別為調整前與調整后的負荷不平衡率曲線圖：

從圖1能夠看到，尚未安裝自動換相開關前，整個臺區的負荷不平衡率將近40%，最高時將近70%，出現了較為嚴重的三相負荷不平衡現象；經過換相調整，負荷不平衡率明顯下降，達到4%以下，不平衡率的極值達到14%，由此有效控制了不平衡問題，使其處于合理范圍內。

此外，對于三相不平衡問題還可以采用分散負荷分布的方法，從而控制負荷不平衡問題或者采用交叉換相的方法來確保負荷能夠均衡地在各相路分布，達到負荷均衡分配的目的。實際的配網運轉中，應該積極檢查線路的運轉情況，積極參照設計圖來檢查負荷的變化，而且要周期性對負荷平衡率加以測試，發現不平衡問題必須及時采取措施，積極處理并解決。

4 結語

三相不平衡負荷問題是配網低壓線路系統面臨的一大問題，供電企業必須積極重視三相不平衡負荷問題，結合線路的現實運轉情況來采取科學有效的措施，控制三相不平衡問題，這樣才能降低線損，提高供電企業的供電經濟效益。

參考文獻

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