高陽超

摘要：在實際應用中，需根據各配電網的特點和重要性，經過經濟、技術比較后，選擇合適的優(yōu)化措施。隨著電力電子技術 的發(fā)展，相信在不久的將來，三相不平衡的防控措施會越來越成熟，且隨著設備的大量應用其成本也會越來越低。本文主要 對變壓器的三相不平衡的原因分析及治理措施進行了分析研究。

關鍵詞：配電網；三相不平衡；原因；治理

中圖分類號：TM421 文獻標識碼：A 文章編號：2095-3178（2018）06-0318-01

引言

通過分析三相負荷不平衡的危害，本文提出了優(yōu)化措施，得到

了如下結論：對于三相不平衡優(yōu)化，需采取管理與技術相結合的措 施。在技術方面，措施一具有測量設備操作簡單、投資低的優(yōu)點， 但需要專業(yè)人員進行計算、優(yōu)化方案，且需停電進行人工換相，安 全性相對較差；措施二具有自動進行無功補償和調整負荷不平衡能 力，投資適中，但限于配電網架構特點，有功電流轉移能力有限； 措施三可全容量自動調整三相不平衡負荷，且具有無功補償能力， 但其設備安裝復雜、投資大。

1 配電網三相不平衡運行

三相不平衡是由低壓配電網中的電流與電壓問題所引發(fā)的，它

還分為正常性不平衡與事故性不平衡，其中事故性不平衡也是當前 縣級供電公司所重點關注并研究的。事故性不平衡會導致低壓配電 網一相短路或單相接地，嚴重影響電能輸出質量，必須加以治理。

2 配電網三相負荷不平衡的成因及危害分析

2.1造成配電變壓器和線路損壞

當三相不平衡時，若負載達到變壓器額定容量，負載最重一相

將超過該相額定容量，則變壓器將超負荷運行，造成變壓器溫度升 高、絕緣加速老化等，嚴重超負荷運行甚至會燒毀變壓器；三相不 平衡時，中性線上將出現零序電流，一方面電流過大超出承載能力 會燒毀中性線，另一方面零序電流在變壓器低壓側會產生零序磁通，

該磁通無法耦合到高壓側，只有通過變壓器外殼、鐵芯、夾件等以 熱能形式散掉，從而導致變壓器發(fā)熱及絕緣油升溫等，將影響變壓 器壽命，給安全運行帶來隱患。當三相不平衡運行時，零線（中性 線）上將流過零序電流，正常設計零線線徑小于相線線徑。當電流 過大時，零線會嚴重發(fā)熱，引起火災甚至被燒斷，同時一些用電設 備電壓可能由相電壓變成線電壓，造成設備因過壓損壞。

2.2降低配電網容量利用率，增加線損

三相不平衡運行時，當負載最重一相達到額定容量時，該變壓

器就屬于滿負荷運行，但其余兩相未達到額定容量，這就造成了配 電網容量利用率降低。三相不平衡運行時，由于存在零序、負序電 流，變壓器銅耗、鐵耗將增加，零線因存在阻抗，會使零線上損耗 增加，且損耗與零序電流平方成正比。

2.3 損壞配電、用電設備，引起保護元件誤動作，影響用戶安 全用電，增加用戶投訴量

三相不平衡運行時，單相過載等不僅會造成變壓器過載、損壞， 還會造成線路開關跳閘、線路燒毀等；有些保護采用電壓、電流的 負序、零序分量作為啟動條件，而三相不平衡運行產生的負序、零 序分量可能會使該保護誤動作；另外，旋轉電機因負序、零序電壓 分量存在，不僅出力會減少，還會出現發(fā)熱、振動等現象；零序電 流會使零線上產生壓降，該電壓疊加至三相端電壓上，將造成三相 電壓不對稱，使中性點發(fā)生漂移，重載相電壓會降低更多，而輕載 相電壓會抬升，電壓升高不僅會造成配電線路及設備絕緣擊穿，還 影響用戶的安全用電。三相不平衡造成的電能質量降低、設備損壞、 非正常停電、用電安全等問題，還會使用戶對供電部門服務不滿， 增加用戶投訴量。

3 配電網三相負荷不平衡的防控措施

3.1三相調平

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。

3.1.1 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。 3.1.2 數據模擬

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。

3.2 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(tǒng)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(tǒng)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。

3.3 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。

3.4 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(tǒng)的方法，如果

配電臺區(qū)長期處于三相負荷不平衡的狀態(tài)，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(yè)技術和豐富的經驗。

3.5 合理解決新增負荷

在對配電網進行規(guī)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(qū)域進行合理劃分；對于有條件的中等負荷區(qū)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(qū)內的負荷接線圖進行完善，并做好臺區(qū)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(qū)改造的隨意性；對報裝接電的用戶，必須核實其負荷情況，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(qū)應當加大對新增用戶的監(jiān)控 力度，及時掌握臺區(qū)內負荷水平的變化情況。

結束語

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(wěn)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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