淺談低壓三相用電負荷不平衡產(chǎn)生的危害及解決途徑

溫州市龍灣永強供電公司 孫 建

低壓三相四線制在我國配電網(wǎng)中有著廣泛的應(yīng)用。眾所周知，我國配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)復雜，覆蓋用戶范圍廣、類型多，受多種因素影響，容易出現(xiàn)三相用電負荷不均衡現(xiàn)象，不僅導致電能資源的浪費，而且給供電質(zhì)量產(chǎn)生較大影響，因此做好低壓三相用電負荷不均衡的研究與預(yù)防，是當前供電部門工作的重點。本文分析低壓三相用電負荷不平衡產(chǎn)生的危害以及引發(fā)三相用電負荷不平衡的原因，提出相關(guān)的解決途徑，以供參考。

三相電是由三個繞組的三相發(fā)電機產(chǎn)生的頻率、幅值相等，相位互差120°的交流電。三相電供電是我國配電網(wǎng)中的主要供電形式，重要性不言而喻。三相電供電涉及很多的專業(yè)知識，尤其如何做好三相電供電管理，避免電能損耗的同時，提高供電質(zhì)量，滿足人們的生產(chǎn)生活要求，需引起高度重視。

1 低壓三相用電負荷不平衡產(chǎn)生的危害

低壓三相用電供電中，容易受一些因素影響出現(xiàn)電流（電壓）幅值不一致，且其差超過規(guī)定范圍，即，三相用電負荷不平衡。三相用電負荷不均衡往往產(chǎn)生的危害較多，主要體現(xiàn)在以下方面：（1）增加電能損耗。眾所周知，導線是電能輸出的主要介質(zhì)，因其自身存在電阻，不可避免的產(chǎn)生損耗且損耗量和通過電流的平方成正比。實踐表明，三相電的電流平衡時電能的損耗最低，當三相用量負荷不平衡時，會導致電能損耗的增加，而且越是不平衡造成的損耗越嚴重。若將每相的總阻抗Z記，當其中一相電流為100A而其他兩相的電流為零時，總電能損耗達到了90000Z，而三相平衡時的損耗只是30000Z。兩者相差高達60000Z。（2）影響變壓器正常出力。配變變壓器是配電網(wǎng)中的重要電氣設(shè)備，其能否正常的出力關(guān)系者電能供應(yīng)能否正常的進行。但配變變壓器的設(shè)計基于三相平衡，各相有著相同的額定容量，每相額定容量決定者配變變壓器的最大允許出力。當三相負荷不平衡時，會導致配電變壓器出力的減少，三相越不平衡，配變變壓器出力的減少量就越大，影響其功率的正常輸出。另外，三相負荷不平衡會導致零序電流的產(chǎn)生，導致配電變壓器的鐵芯中形成零序磁通，引起電氣元件溫度的升高，增大配變變壓器損害機率。（3）增加供電安全隱患。三相負荷平衡能有效的降低各種不良狀況的出現(xiàn)，保證供電安全。若三相負荷不平衡會導致某一相嚴重超載，燒毀相線、開關(guān)以及配變變壓器。（4）削弱電能供應(yīng)質(zhì)量。受三相用電不平衡的影響，三相的輸出電流產(chǎn)生較大差值，導致中性點漂移，各相電壓也因此發(fā)生變化，促使某一相電壓升高，進而燒毀與該相相連的用電設(shè)備，嚴重者可能引發(fā)重大安全事故。而低電壓的一相因電壓較低，無法保證與之相連的電氣設(shè)備在額定功率下運行，甚至無法正常使用。

2 低壓三相用電負荷不平衡引發(fā)原因

三相用電負荷不平衡，無論對電力部門還是對廣大用戶均是不利的，因此，為更好的解決低壓三相用電負荷不平衡問題，電力部門應(yīng)認真分析引起三相用電負荷不平衡的原因，以采取針對性解決對策。

研究發(fā)現(xiàn)，造成三相用電負荷不平衡主要有以下因素引起：（1）用電接線原因。在低壓臺區(qū)規(guī)劃以及管理過程中，對用戶的用電數(shù)量、用量規(guī)律調(diào)查不到位，把握不準確，在接線的過程中缺乏三相均衡的考慮，引起三相負荷不平衡。（2）用電時段原因。在不同的時段人們生產(chǎn)生活用電存在一定的差異。這一差異會引起三相負荷不平衡現(xiàn)象。如在白天負荷基本平衡，但晚上生活用電量會顯著增加，引發(fā)三相負荷不平衡現(xiàn)象。（3）季節(jié)原因。三相負荷不平衡還受到季節(jié)性影響，尤其當農(nóng)忙以及夏季人們的用電量較多，也容易出現(xiàn)三相負荷不平衡情況。

3 低壓三相用電負荷不平衡的解決途徑

為預(yù)防低壓三相用電負荷不平衡的問題，電力部門應(yīng)做好工作總結(jié)，從工作中吸取經(jīng)驗、教訓，積極采取針對性防范舉措。同時，提高相關(guān)技術(shù)應(yīng)用意識，關(guān)注三相用電負荷平衡技術(shù)發(fā)展趨勢，了解市場上出現(xiàn)的三相用電負荷平衡技術(shù)，并結(jié)合工作實際積極應(yīng)用，實現(xiàn)對三相用電負荷的實時監(jiān)測與調(diào)整。

3.1 做好用電接線規(guī)劃

為更好的解決低壓三相用電負荷不平衡問題，電力部門應(yīng)做好用電接線規(guī)劃，針對新增負荷應(yīng)做好以下工作：首先，做好充分的準備工作。電力部門應(yīng)認真收集用戶基礎(chǔ)資料，掌握用戶用電類型以及用電規(guī)律，了解哪些時段負荷過多，哪些時段用電較少，結(jié)合工作經(jīng)驗對應(yīng)用戶用電類型的用電規(guī)律加以預(yù)測與評估，將三相用電負荷平衡考慮在內(nèi)，盡量不使用二線制，為后期用電負荷的調(diào)整做好鋪墊。其次，在正式接線之前應(yīng)做好配電網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃，要求技術(shù)專家制定科學合理的接線方案，對供電區(qū)域進行科學合理的劃分，將供電半徑、容量控制在一定范圍內(nèi)，尤其應(yīng)將配變變壓器安裝在負荷中心。最后，完成新用電負荷接線后，電力部門技術(shù)人員還應(yīng)做好用戶用電負荷的統(tǒng)計與分析，對比實際用電負荷與預(yù)測負荷是否存在較大差距，線路損耗是否嚴重等，在明確原因的基礎(chǔ)上，及時做好細節(jié)上的優(yōu)化與調(diào)整。

3.2 注重優(yōu)化現(xiàn)有線路

為有效的降低三相不平衡引發(fā)的危害，電力部門應(yīng)積極推進配電網(wǎng)絡(luò)改革，做好現(xiàn)有配電網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化。一方面，做好轄區(qū)內(nèi)現(xiàn)有配電線路三相用電負荷的檢測，掌握三相用電負荷不平衡嚴重程度，及時制定相關(guān)的線路改造舉措，通過對原有線路的改造，確保均衡的分配到各相上，將三相用電負荷不平衡造成的危害降到最低。如針對一些TN-C的電壓配電網(wǎng)絡(luò)可將其零線做多點接地處理，減小其電能損耗，防止因三相負荷不均衡導致的各種安全事故的發(fā)生。針對TT系統(tǒng)配電網(wǎng)絡(luò)既要保證其中性線牢固接地，又要嚴格控制其接地電阻，確保負荷均勻分布。另一方面，做好線路的監(jiān)測與管理。管理工作中將三相用電負荷平衡情況的監(jiān)測納入管理工作的重點。既要做好施工中的監(jiān)督，嚴格按照設(shè)計方案，進行三相電路的接入操作。同時，管理工作中，要求技術(shù)人員具備良好的責任心，認真做好三相用電負荷監(jiān)視，一旦發(fā)現(xiàn)三相用電負荷之間的差值超過允許范圍，應(yīng)認真分析原因，及時要求技術(shù)人員處理，及時的消除引起三相用電負荷的不良因素。

3.3 應(yīng)用三相平衡技術(shù)

為實現(xiàn)對三相用電負荷不平衡情況的有效調(diào)整，電力部門應(yīng)注重技術(shù)革新，充分把握三相用電負荷平衡技術(shù)發(fā)展趨勢，根據(jù)實際情況注重安裝負載補償裝置，不斷提高三相用電負荷平衡水平。如可考慮使用靜止無功器、有源濾波器等產(chǎn)品實現(xiàn)無功補償，促進功率因數(shù)提升的同時，均衡三相的電流。產(chǎn)品的工作原理為：外接電流互感器（CT）負責電流信息的實時監(jiān)測，并將監(jiān)測信息傳輸給DSP數(shù)字控制處理器，而后促使其內(nèi)部系統(tǒng)響應(yīng)，實現(xiàn)對三相電流的轉(zhuǎn)移，使三相負荷維持在平衡狀態(tài)。如三相負載的電流值分別為15A、20A、25A出現(xiàn)了不平衡現(xiàn)象，CT會將對應(yīng)的數(shù)據(jù)采集，并傳輸給內(nèi)部控制器。內(nèi)部控制器經(jīng)過計算會得出三相平衡時每一相的電流值為20A。而后驅(qū)動電路使得電流高的一相將5A的電流流入靜止無功器，靜止無功器向電流低的一相流入5A，如此三相的電流達到平衡。期間靜止無功器發(fā)揮對電流重新分配的作用，而且僅消耗非常低的電能。應(yīng)用三相平衡技術(shù)時，電力部門應(yīng)結(jié)合工作實際，做好相關(guān)三相平衡技術(shù)的應(yīng)用研究，將相關(guān)裝置安裝到配電網(wǎng)中的合適位置。

總結(jié)：當前電能在人們的生產(chǎn)生活中扮演著不可或缺的重要角色。為保證電能的安全、穩(wěn)定供應(yīng)，電力部門工作中應(yīng)提高認識，深刻認識到三相用電負荷不平衡帶來的危害，做好三相用電負荷不平衡現(xiàn)象的研究，找到引起三相用電負荷不平衡的引發(fā)原因。同時，注重在新負荷接入環(huán)節(jié)、配電網(wǎng)改造環(huán)節(jié)，做好調(diào)查研究，保證各相接入負荷的均衡性，尤其應(yīng)注重三相用電負荷平衡技術(shù)的應(yīng)用，通過安裝專門的裝置，實現(xiàn)對配電網(wǎng)三相電流的監(jiān)測與調(diào)整。