論配變臺區三相負荷不平衡的調節策略

彭松濤

摘 要：隨著經濟科技的發展，我國已經成為用電大國，而農村居民生活用電量更是快速提升，農業生產用電量也在持續穩定的增加，農村用戶用電量已經超過國網總售電量的一半以上。故農村居民對電的需求越來越大，對電能的質量要求也越來越高，安全用電也成為重中之重。目前，我國在農村低壓配電網中的接線方法為三相四線制，由于農網配置設備較低，而農村又以單相負載居多，容易出現三相不平衡問題。本文就造成農村配變臺區三相不平衡負荷的原因和其危害，以及采取何種方法盡量降低三相負荷的平衡度進行討論。

關鍵詞：農村配變 三相不平衡負荷 危害 解決方法

1、造成三相不平衡的原因

1.1設計分配負荷不當。設計分配負荷時隨意分配三相線路上的負荷，沒有通過去現場勘測后根據實際情況來分配。

1.2缺乏實時監測和實地勘測。由于農村用電面積大，負荷不集中，且農村用電量也越來越大，供電所內員工不經常進行有效的監測和調整負荷。

1.3配電變壓器及其他設備跟不上用電負荷的需求。隨著現在農村居民用電設備增加，而一些未完成農網改造的變壓器容量較小（30KVA），巷線還在使用BLV30等線徑小的導線，其他設備絕緣老化易發熱，導致線路燒毀或變壓器過載能力極度降低。

1.4隨機因素造成。隨機因素造成單相短路、相間短路或相序錯亂等。如：雷雨天氣，用戶私自更換三相動力相序，大貨車掛斷導線等。

2、三相不平衡的危害

2.1電能質量和線路損耗的危害

在配電網中線路存在阻抗，電流通過線路時必定會損耗電能，而農村中多以單相負載居多，且多為單相抽水排灌與照明混用，易造成不平衡。在發生三相負載運行導致不平衡的情況較大下，會導致中性點電壓偏移，使得中性線帶有一定電壓UN≠0（平衡時UN=0）。這樣不僅三條相線會產生損耗，且中性線亦會有損耗，當中性點流過的電流過大時會導致中性線燒斷，若A、B相有負荷會導致原來在A相的負荷和B相的負荷串聯，形成380v的線電壓，根據串聯分壓原理分析可得知，用戶的小功率大電阻電器承受的電壓、流過電流過大，則易燒毀。

2.2對電能計量裝置干擾

農村低壓配電一般采用TN-C三相四線制供電。由于系統中有中性線，三相不平衡會產生正序、負序、零序電流，中性線中必然還會夾雜諧波電流。負序、零序電流分量會對電表計量的精度造成一定的影響，若產生電噪聲干擾，可能會至使邏輯計算功能出錯，控制失靈，重則損傷元器件。在高壓側，雖然零序電流不會向系統傳遞而在變壓器內環流，但負序電流分量卻可向系統傳遞，依然可以對計量裝置產生干擾。

2.3配電變壓器產生影響

a.配電變壓器產生零序電流，變壓器在三相負載不平衡工況下運行時，會產生零序電流，其隨三相負載不平衡程度變化而變化，不平衡度越大，零序電流也會相應的增大。

b.加大配電變壓器的電能損耗，變壓器在三相負載不平衡工況下運行時，使得變壓器不對稱運行，變壓器損耗增大，其功率損耗和負載的不平衡度成正比。

c.配電變壓器出力減少，配電變壓器在設計時是按負載平衡運行時的工況去設計的，其三相繞組基本一樣，額定容量一致，配變的最大出力受每相的額定容量限制。由于現在農村三相動力和單相照明接線混亂，很多單相負載接在同一相上，使得每年年底三相負荷嚴重不平衡，出現變壓器損毀，居民家中電器燒毀，直接間接造成很多不可估量的后果。

2.4危害用電設備的正常運行

由于變壓器設計其每一相繞組的阻抗基本相同，三相負載平衡運行時，變壓器每相繞組的電流模值基本一致且相位相差120°，內部三相電壓降相同，故其每相輸出的電壓也是平衡的。若變壓器在三相不平衡工況下運行時，三相輸出的電流模值和相位角就會出現不等，中性點會有電流流過，出現中性點漂移，變壓器內部三相電壓降發生變化，其輸出電壓出現不平衡。負載輕的一相電壓變高，易燒毀用戶家中電器；負載重的一相電壓降低，使得用戶家中電器由于電壓低無法正常使用。

2.5給人身安全帶來危害

配電變壓器三相不平衡運行時，會使得中性線帶有電流，若是接地電阻達不到要求，會導致接地極和配變金屬臺架帶電，危及行人和維護人員的個人安全。且農村用戶戶外安全意識不高，易發生觸電事故。

3、解決配變三相平衡的方法

3.1合理布線

a.在農網改造時就要盡量合理布線，在把配電公變應放置在負荷中心或增填配變數量的前提下，配變出線接到用戶側的低壓干線、分支線、巷線盡量使用三相四線制，降低線路的交叉跨越和回繞，且盡量增大線路線徑。

b.盡量多增設幾根接地線，可在出現三相不平衡而引起中性點偏移時，可降低有此產生的電壓降，從而可以有效的保護電氣設備。

c.要合理分布三相和單相巷線，接到用戶側的巷線由同一基桿塔上的三相四線引下至用戶電表側，用戶側的三相或單相負荷應先實地測量均勻分布。

d.盡量降低單相接戶巷線的總長（正常不大于20米），且用戶負荷不超過15A，若大于15A則要在三相四線制線路上再引一組線路。

3.2合理分布負荷

在農網改造用戶智能表集中安裝或已完成農網改造，應根據客戶實際情況分析，深入用戶家中，核實客戶用電負荷，了解客戶用電規律。

3.3增設無功補償裝置器

利用無功補償裝置通過投切電容器組調整不平衡電流。由于電動機和家用電器在運行時會產生無功功率。在農網中客戶負載以感性居多，當電流在感性負載中流過時，電流相位滯后于電壓相位90°，當電流在容性負載中流過時，電流相位超前于電壓相位90°，如果在運行電路中同時存在感性、容性負載時，由于其感性和容性電流相位正好相差180°，便可以相抵。

3.4裝設換相開關裝置器和三相斷相保護器利用換相開關裝置利用CT監測計算來確定每一相的電流大小，再進行比對判斷與正常運行時電流的差值來確定應該如何換相，通過換相開關在線切換輸出側的負荷，把電流較大側的負載相相應的調出一部分到電流小的一相從而抑制三相不平衡。

4、總結

本文就三相不平衡的原因、危害、抑制方法做了一個簡單討論，產生三相不平衡問題的主要可變因素是隨著用戶負荷的增加和其用電規律的可變性，由于受經濟情況限制，目前農村以現場勘測巷線后改變農網配變臺區結構來抑制三相不平衡現象居多，本文也就改變農網配變臺區結構著重做了介紹，希望未來在不改動農網配電結構的前提下可以多增設一些智能投切負荷設備及時調整負荷以改善農村配變三相不平衡問題。

參考文獻

[1]裴豫華，董天杰.配電變壓器三相負荷不平衡的危害及解決措施[J].科技信息，2013年25期.

[2]陳志強，劉宏偉，胡桂霞，楊森.淺談三相負載不平衡的危害及對策[J].內蒙古石油化工，2012年第4期.