低壓配電網三相負荷不平衡分析及防控措施

劉隆華 覃尚闖 覃健榮 韋憶 覃紹東

摘 要 文章首先對低壓配電網三相負荷不平衡的成因及危害進行簡要分析，在此基礎上提出低壓配電網三相負荷不平衡的防控措施。期望通過本文的研究能夠對低壓配電網三相負荷不平衡問題的解決有所幫助。

【關鍵詞】低壓配電網 三相負荷不平衡 防控

1 低壓配電網三相負荷不平衡的成因及危害分析

1.1 形成原因

由于受到一些原因的影響，如低壓配電線路布局不合理、管理維護不到位、三相動力用戶負荷性質不同等等，從而導致配電臺區三相負荷不平衡。對三相負荷進行分配的過程中，因未對用戶的單體負荷容量加以了解，只是從用戶的實際戶數進行初步分配，雖然從表面上，這種分配方式達到了平均性的要求，但事實上卻存在較大的偏差，很容易引起三相負荷不平衡的情況；在單相供電模式下，線路的長度不斷增加，單相負荷也隨之提升，由此也會造成三相負荷不平衡；對于一些用戶比較少的臺區，有的用戶常常會使用功率較大的電器設備，如空調、電磁爐等等，這樣容易使原本處于基本平衡的三相負荷被打破；新增用戶時，沒有充分考慮三相負荷不平衡這一因素，隨意將用戶接入到配電臺區中，致使三相負荷不平衡。

1.2 潛在危害

三相負荷不平衡具有動態變化大的特點，并且在直觀上很難發現，故此它的存在對于整個低壓配電網而言，有著潛在的危害，如會導致配電線路上的損耗增加；會引起變壓器油質劣化、繞組過熱、變壓器的絕緣性能降低、造成高壓線路過流跳閘；當三相負荷不平衡時，會產生出零序電壓，從而使配變供電中性點漂移，形成一相電壓過低、另一相電壓過高的情況。

2 低壓配電網三相負荷不平衡的防控措施

2.1 三相調平

三相調平是解決低壓配電網三相負荷不平衡較為有效的途徑之一，在對三相進行調平的過程中，存在一個難點問題，即如何以用戶實際用電量對分相進行調整，從而實現三相之間用電量的相對一致。在對算法進行設計的過程中，需要著重考慮的問題是如何根據用電量對三相待調相的用戶用電接入數據進行組合排序，并建立與之相關的數據模型，對用電量偏高和偏低的用戶進行重組調相，從而使調整后分相間用電量的均值到達總體用電平均值水平。

2.1.1 算法的設計

本文所提出的算法運用了排序分組的數學方法，對配電線路中所有用戶的用電量數據進行建模。按照數量對所有用戶的用電量數據進行定義，即n個，并從中任意取待分析的用戶用電元素，定義為m（m≤n），同時將用電元素排成一列，然后對待分析用戶電量的排列數進行確定，可用A（n，m）表示，并按照用戶的用電量大小，采用降序的方式進行排列。根據排序結果，結合三相的口徑對它們進行分組，從n中任意取m個元素合并成一個組，m的取值為3，調整之后的三相總用電量分別為A相=A1+A2+A3+…AN；B相=B1+B2+B3+…BN；C相=C1+C2+C3+…CN。

2.1.2 數據模擬

基于上文設計的算法，進行數據模擬，本次測試選取河池配電臺區內的114戶用戶，用電量的統計區間為某年的1月-10月，總用電量為12772.164千瓦時。在進行三相調平前，三相不平衡度為73.83%，通過算法分析，并按照分析結果對三相進行調整，可使不平衡度降低至14.06%，基本與設計初衷相符。由此可見，本文所提出的算法，可以實現三相調平。

2.2 無功補償裝置

在配電網中，無功補償裝置最為突出的作用是能夠降低設備和線路損耗，從而提升供電效率和質量，通過對補償裝置的合理選擇，可以使配電系統的損耗得到有效降低。同時，無功補償裝置可以使負荷不平衡引起的系統不平衡問題得到緩解，尤其是能夠改善零序電流，從而提高三項不平衡度，降低配變損耗。雖然這種方法可以解決低壓配電網的三相負荷不平衡問題，但是由于補償裝置的體積較大，加之安裝與運維成本較高，所以該方法的經濟性偏低，如果想要大范圍推廣使用，除了要縮小補償裝置的體積之外，還應當采取相應的措施降低安裝和運維費用。

2.3 相序自動轉換器

可以通過若干個集表箱組成一個三相電源相序自動轉換器，其具有如下功能：對低電壓和高電壓進行保護；零線斷開保護；斷電自動斷開；缺相、斷相保護；相序接反自動轉換等。

2.4 人工換相

通過人工對三相負荷不平衡進行控制是較為傳統的方法，如果配電臺區長期處于三相負荷不平衡的狀態，可以采用的人工換相的方法進行解決處理。從經濟性的角度上講，這種方法主要依賴于人工，相關費用較低，但在進行換相前，需要對三相負荷不平衡的原因進行精密的數據分析，獲取用戶的負荷曲線，根據計算結果，確定最佳的換相方案。同時，應用該方法時，要求換相操作人員應具備過硬的專業技術和豐富的經驗。

2.5 合理解決新增負荷

在對配電網進行規劃的過程中，應當遵循“小多短”的原則，即容量要小、布點要多、半徑要短，配變的位置應當盡可能靠近負荷中心，并對供電區域進行合理劃分；對于有條件的中等負荷區域，應增加四線制供電，這樣可以在出現三相負荷不平衡時，對符合進行調整；對配電臺區內的負荷接線圖進行完善，并做好臺區內的理論線損計算，并定期對線損的影響因素進行分析，借此來減少配電臺區改造的隨意性；對報裝接電的用戶，必須核實其負荷情況，如性質、大小以及用電時間等，在不影響三相負荷平衡的前提下，再為其進行接電，由此可以減少因負荷接入導致的不平衡問題；配電臺區應當加大對新增用戶的監控力度，及時掌握臺區內負荷水平的變化情況。

3 結論

綜上所述，在低壓配電網中，三相負荷不平衡問題普遍存在，為確保配網運行的穩定性，應對三相負荷不平衡的原因進行分析，并采取合理可行的措施加以防范和控制，只有這樣，才能使低壓配電網的運行更加安全、可靠。

參考文獻

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作者單位

1.廣西電網有限責任公司河池供電局 廣西壯族自治區河池市 547000

2.廣西電網有限責任公司河池金城江供電局 廣西壯族自治區河池市 547000