低压配电网三相不平衡治理措施张海

低压配电网三相不平衡治理措施张海

张海徐广刘伟何国斌

（大理城区供电局）

摘要：在低压三相线配电系统的运行过程中，由于负载分布不均匀，使低压三相线配电系统运行过程中随机性强，三相电流不平衡现象较为普遍。通常来讲，三相电流不平衡没有固定的规律，因此导致低压配电网的质量和水平有很大的影响。即使在低压配电网的运行和维护的过程中，三相不平衡也是一个非常普遍和重要的问题。因此，本文通过对低压配电网三相不平衡治理措施进行研究和分析，探讨了配电网三相负荷不平衡危害，并提出了如何治理低压配电网三相不均衡的策略，为未来的低压配电网三相不平衡治理的发展提供一些参考和建议。

关键词：低压配电网；三相不平衡；治理措施

在低压配电网系统运行的过程中，会出现配电变压器不对称的情况，这就导致在系统运行的过程中会出现负载电流，极大的提高了系统运行功率的消耗，提高了线路的损耗程度。其次，负载电流的出现会影响仪表盘数据的准确性，无法确认系统的准确数据。负载电流的不断提高，不仅提高了三相电压不平衡的频率，同时降低了三相电压的高负载水平，导致配电网系统无法正常运行，增加电气设备的损耗。

1.配电网三相负荷不平衡危害

（1）损害配电网运行安全

在配电网运行的过程中，由于三相负载不平衡会极大的损害配电网安全运行。三相负载不平衡主要是由于配电网系统运行不平衡，同时三相负载之间没有建立平衡关系和对称关系，就会产生三相负载的电流，同时会存在更明显的不对称性，当前相位角相差120度，并且中性线上存在明确的负载电流。在配电网运行的过程中，负载电路会引起系统的电流波动，出现三相电压不平衡的现象。

（2）配网损耗明显增大

在配电网系统运行的过程中，当三相的电源网络处于三相负载不平衡时，电流通过导线进行一定量的率的传递，由于阻抗的影响产生大量的电流，导致配网损耗极为明显。如果低压电网使用三相线电源，则由于单相负载会发生不可避免的三相负载不平衡现象。在这种运行状态下，中性线将出现一定的问题。因此，电力系统需要投入更高的经济成本。若不及时解决该问题，也会出现三相不平衡情况越来越严重，电网运行损失越大，经济效率降低。

2.低压配电网三相不均衡的治理策略

（1）负荷补偿

负载补偿通常是控制三相不平衡问题的关键，这意味负荷补偿应该以补偿设备为基础进行设置，或者是在电源侧或电网侧进行设置。相关领域的专家和研究人员提出了一种理想的三相线制的不平衡现象补偿理论。这个理论认为三相线制的不平衡现象有一个不成比例的线性和中性点形成了三相不平衡的指示。在负荷补偿的过程中，补偿网络经常处于平衡状态，在负荷补偿的过程中，配电网功率会受交换电源和负载的影响。有学者的研究指出，使用对称分量的方法为三相线制的各相分为三种类型，分别是正序、负序和零阶。不平衡理论的提出经过不断的研究得到了有效的优化，应该也被鼓励和促进其在电力系统中的广泛使用。这一理论的支持，各相可被计算以补偿所需的导纳值，同时能够准确和有效地解决三相不平衡的问题。目前，三相负载不平衡的主要控制方法是增加无功补偿器以及无功功率补偿器两种类型。无功补偿器一般是动态校正，无功功率补偿器通常是静态校正。静态补偿通常来讲成本较高，结构相对来讲较为简单，在控制的过程中也易于操作。但是，应用程序还存在严重的缺陷，负载对设备的性能有很大影响，因此，也存在明显的不确定性，这对实现良好的效果助益较小。尽管负载补偿装置的应用存在着严重的问题，但是由于补偿装置需要大量的空间支持和经济支持，一般低配的区域无法应用该装置，因此，我国政府应当积极调查和改进。

（2）调整三相负荷不平衡

随着我国电网的发展，目前的三相线电网的发展还并未成熟，无法通过该系统确定用户用电的数值以及用电的位置等。三相负载电流可以通过相互换向的方法适当地分配电流，有效地控制不平衡负载并集中在同一位置。在这个阶段，家用开关的切换速度可能达到约1秒。这意味着用户可以在调整的过程中立即关闭电源。因此，该设备可以达到在低电压的情况下实现设备的灵敏度，有效地控制了三相不平衡的现象。

图1电压三相平衡方案

（3）电流检测算法

随着电子技术的不断发展，出现了各种谐波电流检测算法。目前，主要使用基于FFT和瞬时无功功率的电流检测算法。在基于FFT的谐波检测算法中，必须首先对负载电流的基本周期进行采样，并通过FFT分离谐波分量以生成补偿信号。由于FFT需要至少一个基本周期信号，这不可避免地导致谐波检测算法的实时性能差。基于瞬时无功功率的谐波检测算法，用于根据定义的瞬时功率波进行谐波电流和系统电压的生成，以实时获得基本电流值，然后将补偿电流与原始电流分离以产生补偿信号。该算法最突出的特点是其卓越的实时性能。基于定义的瞬态功率波动的瞬时无功功率能够有效解决三相不平衡的情况，同时通过谐波电流检测算法也能够治理三相不平衡。在电流检测算法使用的过程中，输出基本的电流值，将补偿电流与原始电流分开，并产生补偿信号，该方法极大地促进了电能质量综合管理装置的实际研究和系统运行速度的提高，为三相不平衡、无功功率和谐波的实时补偿提供了理论依据。

三相不平衡电流在三相电力系统中以负载的形式表示。通过瞬时无功功率理论检测负相电流可以控制三相不平衡。该理论的核心思想是根据负频率、无功功率、谐波电流和系统电压的特性提取负载值。基于该理论开发了各种具有反应性和谐波检测算法。为了实现集成电能质量管理系统的多功能性，通过电流检测算法实现具有一定的谐波控制能力，利用瞬时无功功率理论实现了三相不平衡和无功补偿，既保证了无功功率补偿容量和相应的电能质量综合管理装置的速度，另一方面消除了某些分谐波产生的影响。

3.结束语

通常来讲，三相电流不平衡没有固定的规律，因此导致低压配电网的质量和水平有很大的影响。所以，有必要采取有效措施积极应对三相电流不平衡的问题。由于现有的处理方法无法达到理想的解决问题的效果，因此有必要制定安全经济的策略来提升低压配电网系统运行水平。本文主要分析了三相不平衡的危害及治理策略，为未来的低压配电网三相不平衡治理的发展提供一些参考和建议

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