配电三相负荷不平衡产生及影响线损的解决措施

配电三相负荷不平衡产生及影响线损的解决措施

刘天楠

贵州电网有限责任公司六盘水供电局，贵州 六盘水 553000

摘要：近年来，我国对电能的需求不断增加，配电网建设越来越多。在社会用电负荷越来越大的情况下，电网的供电能力也要不断提高，需对配电网络的结构进行科学合理的改造，将配电网三相负荷不平衡的情况有效缓解。虽然我国电力企业非常重视电网构建的投资，但是有些地区由于三相不平衡等问题会导致线损情况严重，这也亟需相关电力企业解决。

关键词：配电；三相负荷不平衡；线损

引言

三相不平衡是电能质量的重要指标，发生三相负荷不平衡与电力系统的规划、用户间的负荷容量、用户用电时刻、不可控制的大功率负荷接入等因素有关。在10kV配电系统中，三相负荷（电流）不平衡现象普遍存在，特别在农、牧区电网中，由于缺乏先进的技术和有效的管理手段，三相负荷不平衡现象更为严重。配电网多年运行实践证明，当配电网中存在三相负荷不平衡时，不仅影响配电变压器出力，还会增加低压线路损耗，同时导致负荷偏重相电压降低。如果三相不平衡超过了配电网可以承受的范围，配电网的安全运行就会受到影响。

1三相不平衡的基本概念

三相不平衡是指在电力系统中三相电压(或电流)大小不一致，且初始角超过规定的范围。发生三相不平衡既与终端负荷特性有关，也与电力系统的规划、负荷的分配有关。在三相电源对称的情况下，可以根据中性点位移的情况来判断负载端不对称程度。当中性点位移超过一定程度时，会造成负载相电压严重不对称，使负载的工作状态不正常。GB/T15543—1995《电能质量三相电压允许不平衡度》适用于交流额定频率为50Hz的电力系统正常运行方式下，由负序分量所引起的公共连接点的电压不平衡。该标准规定：电力系统公共连接点正常运行方式下不平衡度允许值为2%，短时间不得超过4%。

2配电三相负荷不平衡产生的原因

（1）单相负荷不可控。随着社会经济的不断发展，民众的生活质量和生活水平不断提高，所以电器的使用量不断增加。民众用的很多电器都是单相用电，易出现线路故障。普通家庭的电器分为大中小型，会导致单相负荷不断激增，导致配电网的不可控性大大增加，致使三相电网的失衡情况。（2）不合理的配电网布局。很多施工工作者对三相负荷平衡不太理解，在工程施工环节随意连接表箱，导致其中一相的负荷超载，其他相则没有负荷，从而产生不均衡情况。此外，我国对于配电网的改造力度在不同的区域也各有差异。对于通道，树线结构的矛盾是不可避免的，这也对配电网通道起到了一定的限制作用，引发三相负荷不平衡的情况，进而导致不同程度的线损。（3）用电的影响。用电的影响很广，一方面涵盖季节性的用电高峰时期，另一方面涵盖了企业和单位的大型设备用电。此外，一些教育部门还有医疗机构的照明负荷，也会引发线路负荷失衡，并且一些临时性的用电也要非常重视关注。

3降低线损的解决措施

3.1做好配电网三相负荷前期的规划工作

在开展电网工作的前期规划时，首先要深入研究掌握具体的用电结构、实际布局和负荷的具体分布情况，然后对电网进行科学合理的规划。同时，运用三相四线制的供电模式，也要有效避免迂回供电现象和树形供电的情况，保障配电可以靠近负荷中心。在安装用户的表箱时，最好运用集装，使其有序性得到保障，促使电负荷得到很好的平衡性。在规划期间，必须要调研好区域用户的实际用电状况，科学合理地选取导线的规格，采用适合的导线截面，促使线路在运行工作中的能量的损耗率和导线的电阻呈正比关系，导线的截面越大能量的损耗相应就会越小。

3.2智能换相开关

智能换相开关包括主控开关和换相开关。主控开关是集采样、运算、通信、人机交互、智能组网、平衡逻辑算法于一体的智能控制装置；换相开关是集采样、运算、通信、相序切换于一体的智能投切装置，采用大功率可控硅过零控制，换相时间小于25ms。采用科学逻辑电路，任何情况下都不会发生短路事故，克服了完全由可控硅投切电路易发生短路故障的缺陷。换相开关采用三相四线制输入电源，单相两线输出，可实现自动、手动换相，同时监测相线电压和表箱单元的电流。内置无线通信接口，把监测的数据通过无线通信上传到监控终端，并接收终端下发的换相指令，实现远程调整支路三相负荷。换相开关在调整负荷时各个相位间切换的时间小于25ms，实现不停电换相。

3.3使用断零保护与三相负荷调整功能的的智能开关

如果说可视化智能巡检系统是为了防患于未然，那么具有断零保护功能的智能开关就是为了在发生断零故障的第一时间切除故障，减少损失。根据断零故障发生的位置，需要在上一级保护中切除故障，并将故障信息传递上报。在配电物联网的发展下电网中的边端设备也会越来越先进，可以将一个配电台区分为3段，第1段为变压器低压侧出线到配电室或配电箱内分路开关进线，第2段为各分路开关出线到每户电能表箱进线，第3段为电能表箱出线到用户家里，其中以第2段和第3段发生断零故障最为常见。配电物联网下的智能开关要求其能够识别其下级线路的断零故障，目前已经试点有断零保护功能的断路器，物联网建设下的智能电能表也同时应该具备这种功能。当用户侧出现断零故障时，智能电能表或表箱内断路器能够作出判断并跳闸；当各分路开关到电能箱内之间出现断零故障时，分路开关能作出判断并跳闸；当变压器出线到各分路开关之间出现断零故障时，变压器出线总断路器能够作出判断并跳闸。除了跳闸，智能断路器与智能电能表还应该具有数据传输功能和接受功能，须将断零故障信息和其所在的位置传送到运维班组的监控平台和运维人员掌机，方便第一时间进行抢修。

3.4增强配电管理工作

在管理配电三相负荷不平衡时，要做好线中负荷的测量以及调整工作。相关工作人员必须进行实地考察测量，对其具体的负荷分布进行精确绘制，以确保测量的精确性。此外，要定期检查测量相关的线路，当发现负荷的具体不平衡点后，要及时予以调整，缓解和消除对线路的不良影响。在开展具体实测时，还要注重针对性，尤其是在用电的高峰时期，大大提高实测次数，进而更好地了解掌握配电网的变化情况，并且很好地调整负荷的均衡性，降低对线路的不良影响。在选择接入三相四线的零线时，必须要加大其零线的规格，以便在三相负荷不平衡时零线保持正常的工作状态，不断线。

结语

综上所述，三相负荷平衡自动调整系统，将改变人工调整负荷平衡既费时费力又不科学的局面，让三相负荷调平衡迈进科学化、智能化的新阶段，必将对扭转低压配电网三相负荷长期严重不平衡的被动局面起到巨大的推动作用。三相负荷平衡自动调整系统的应用，有助于实现提高电能质量，提高供电可靠性、安全性，提高经济效益的目标，在智能配电网建设中发挥巨大作用。

参考文献

[1]郭峰,李天友,郑文迪,等.配电网用户设备接地-接零保护混用风险分析[J].电气技术,2019(8):85-89.

[2]张永文,莫均全.低压配电网中断零、缺相故障及其保护整体解决方案[J].电器与能效管理技术,2017(11):5-7.

[3]张冀川,陈蕾,张明宇,等.配电物联网智能终端的概念及应用[J].高电压技术,2019(6):1729-1736.

[4]赵景涛.泛在电力物联网下的乡村电气化探索与研究[J].农村电气化，2019(7):20-25.

[5]李悦军,李新颜.分析配电变压器三相负荷不平衡原因及调整方法[J].电子技术与软件工程,2015(23):234.