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  • 日期: 2018-12-04
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低壓電網(wǎng)三相不平衡問題 0 引言 　 
　　近年來，由于城農(nóng)網(wǎng)改造及加強(qiáng)供用電管理，使供電企業(yè)的經(jīng)濟(jì)和社會效益有了明顯提高。但一些單位在加強(qiáng)管理、降損節(jié)能的同時，只看到了許多表面化現(xiàn)象，而對有關(guān)技術(shù)改進(jìn)方面缺少足夠的重視。
　　低壓電網(wǎng)的三相平衡一直就是困擾供電單位的主要問題之一，低壓電網(wǎng)大多是經(jīng)10／0．4KV變壓器降壓后，以三相四線制向用戶供電，是三相生產(chǎn)用電與單相負(fù)載混合用電的供電網(wǎng)絡(luò)。在裝接單相用戶時，供電部門應(yīng)該將單相負(fù)載均衡地分接在A、B、C三相上。但在實際工作及運(yùn)行中，線路的標(biāo)志、接電人員的疏忽再加上由于單相用戶的不可控增容、大功率單相負(fù)載的接入以及單相負(fù)載用電的不同時性等，都造成了三相負(fù)載的不平衡。低壓電網(wǎng)若在三相負(fù)荷不平衡度較大情況下運(yùn)行，將會給低壓電網(wǎng)與電氣設(shè)備造成不良影響。
 1  低壓電網(wǎng)三相平衡的重要性
 1.1 三相負(fù)荷平衡是安全供電的基礎(chǔ)。三相負(fù)荷不平衡，輕則降低線路和配電變壓器的供電效率，重則會因重負(fù)荷相超載過多，可能造成某相導(dǎo)線燒斷、開關(guān)燒壞甚至配電變壓器單相燒毀等嚴(yán)重后果。
 1.2 三相負(fù)荷平衡才能保證用戶的電能質(zhì)量。三相負(fù)荷嚴(yán)重不對稱，中性點電位就會發(fā)生偏移，線路壓降和功率損失就會大大增加。接在重負(fù)荷相的單相用戶易出現(xiàn)電壓偏低，電燈不亮、電器效能降低、小水泵易燒毀等問題。而接在輕負(fù)荷相的單相用戶易出現(xiàn)電壓偏高，可能造成電器絕緣擊穿、縮短電器使用壽命或損壞電器。對動力用戶來說，三相電壓不平衡，會引起電機(jī)過熱現(xiàn)象。
 1.3 三相負(fù)荷保持平衡是節(jié)約能耗、降損降價的基礎(chǔ)。三相負(fù)荷不平衡將產(chǎn)生不平衡電壓，加大電壓偏移，增大中性線電流，從而增大線路損耗,實踐證明，一般情況下三相負(fù)荷不平衡可引起線損率升高2％-10％，三相負(fù)荷不平衡度若超過10％，則線損顯著增加。
　 有關(guān)規(guī)程規(guī)定：配電變壓器出口處的負(fù)荷電流不平衡度應(yīng)小于10％，中性線電流不應(yīng)超過低壓側(cè)額定電流的25％，低壓主干線及主要分支線的首端電流不平衡度應(yīng)小于20％。通過電網(wǎng)技術(shù)改造，要真正使低壓電網(wǎng)線損達(dá)到12％以下，上述指標(biāo)只能緊縮，不能放大。
 1.4 只有三相阻抗平衡，才能保證低壓漏電總保護(hù)良好運(yùn)行，防止人身觸電傷亡事故。
2  三相負(fù)載不平衡的影響
2.1 增加線路的電能損耗。在三相四線制供電網(wǎng)絡(luò)中，電流通過線路導(dǎo)線時，因存在阻抗必將產(chǎn)生電能損耗，其損耗與通過電流的平方成正比。
　　當(dāng)?shù)蛪弘娋W(wǎng)以三相四線制供電時，由于有單相負(fù)載存在，造成三相負(fù)載不平衡在所難免。當(dāng)三相負(fù)載不平衡運(yùn)行時，中性線即有電流通過。這樣不但相線有損耗，而且中性線也產(chǎn)生損耗，從而增加了電網(wǎng)線路的損耗。
2.2 增加配電變壓器的電能損耗。配電變壓器是低壓電網(wǎng)的供電主設(shè)備，當(dāng)其在三相負(fù)載不平衡工況下運(yùn)行時，將會造成配變損耗的增加。因為配變的功率損耗是隨負(fù)載的不平衡度而變化的。
2.3 配變出力減少。配變設(shè)計時，其繞組結(jié)構(gòu)是按負(fù)載平衡運(yùn)行工況設(shè)計的，其繞組性能基本一致，各相額定容量相等。配變的最大允許出力要受到每相額定容量的限制。假如當(dāng)配變處于三相負(fù)載不平衡工況下運(yùn)行，負(fù)載輕的一相就有富余容量，從而使配變的出力減少。其出力減少程度與三相負(fù)載的不平衡度有關(guān)。三相負(fù)載不平衡越大，配變出力減少越多。為此，配變在三相負(fù)載不平衡時運(yùn)行，其輸出的容量就無法達(dá)到額定值，其備用容量亦相應(yīng)減少，過載能力也降低。假如配變在過載工況下運(yùn)行，即極易引發(fā)配變發(fā)熱，嚴(yán)重時甚至?xí)斐膳渥儫龘p。
2.4 配變產(chǎn)生零序電流。配變在三相負(fù)載不平衡工況下運(yùn)行，將產(chǎn)生零序電流，該電流將隨三相負(fù)載不平衡的程度而變化，不平衡度越大，則零序電流也越大。運(yùn)行中的配變?nèi)舸嬖诹阈螂娏?，則其鐵芯中將產(chǎn)生零序磁通。(高壓側(cè)沒有零序電流)這迫使零序磁通只能以油箱壁及鋼構(gòu)件作為通道通過，而鋼構(gòu)件的導(dǎo)磁率較低，零序電流通過鋼構(gòu)件時，即要產(chǎn)生磁滯和渦流損耗，從而使配變的鋼構(gòu)件局部溫度升高發(fā)熱。配變的繞組絕緣因過熱而加快老化，導(dǎo)致設(shè)備壽命降低。同時，零序電流的存也會增加配變的損耗。
2.5 影響用電設(shè)備的安全運(yùn)行。配變是根據(jù)三相負(fù)載平衡運(yùn)行工況設(shè)計的，其每相繞組的電阻、漏抗和激磁阻抗基本一致。當(dāng)配變在三相負(fù)載平衡時運(yùn)行，其三相電流基本相等，配變內(nèi)部每相壓降也基本相同，則配變輸出的三相電壓也是平衡的。
　　假如配變在三相負(fù)載不平衡時運(yùn)行，其各相輸出電流就不相等，其配變內(nèi)部三相壓降就不相等，這必將導(dǎo)致配變輸出電壓三相不平衡。同時，配變在三相負(fù)載不平衡時運(yùn)行，三相輸出電流不一樣，而中性線就會有電流通過。因而使中性線產(chǎn)生阻抗壓降，從而導(dǎo)致中性點漂移，致使各相相電壓發(fā)生變化。負(fù)載重的一相電壓降低，而負(fù)載輕的一相電壓升高。在電壓不平衡狀況下供電，即容易造成電壓高的一相接帶的用戶用電設(shè)備燒壞，而電壓低的一相接帶的用戶用電設(shè)備則可能無法使用。所以三相負(fù)載不平衡運(yùn)行時，將嚴(yán)重危及用電設(shè)備的安全運(yùn)行。
2.6 電動機(jī)效率降低。配變在三相負(fù)載不平衡工況下運(yùn)行，將引起輸出電壓三相不平衡。由于不平衡電壓存在著正序、負(fù)序、零序三個電壓分量，當(dāng)這種不平衡的電壓輸入電動機(jī)后，負(fù)序電壓產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場與正序電壓產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場相反，起到制動作用。但由于正序磁場比負(fù)序磁場要強(qiáng)得多，電動機(jī)仍按正序磁場方向轉(zhuǎn)動。而由于負(fù)序磁場的制動作用，必將引起電動機(jī)輸出功率減少，從而導(dǎo)致電動機(jī)效率降低。同時，電動機(jī)的溫升和無功損耗，也將隨三相電壓的不平衡度而增大。所以電動機(jī)在三相電壓不平衡狀況下運(yùn)行，是非常不經(jīng)濟(jì)和不安全的。
3  如何實現(xiàn)三相負(fù)載平衡
　　綜上所述，調(diào)整三相負(fù)載使之趨于平衡，這是無需增加設(shè)備投資的最佳降損措施。把單相用戶均衡地接在A、B、C三相上，減少中性線電流，降低損耗。同時要減少單相負(fù)載接戶線的總長度。如果單相用戶功率因數(shù)較低，就應(yīng)進(jìn)行無功補(bǔ)償。也可以裝置三相斷相保護(hù)器，當(dāng)任何一相斷相時，能立即切斷電源以消除三相不平衡。
　　實際中，每相的用電負(fù)荷比較直觀：動力線路三相平衡，而單相用戶負(fù)荷有較大差異。每相的對地阻抗又由什么決定呢?三相動力線路一般質(zhì)量較好，對地絕緣阻抗較高；而涉及到職明等單相負(fù)荷則用電線路情況復(fù)雜、質(zhì)量低劣、絕緣程度差，使該相的對地阻抗顯著降低，且用電戶數(shù)越多，線路越密雜，則絕緣程度越差，使接帶該類用戶多相的對地阻抗降低越顯著。因此，在正常漏電(總漏電電流由各處微小的漏電流匯集組成)情況下，每相對地阻抗的高低主要由接在該相上的單相負(fù)荷用電戶的多少來決定。
　　因此，只要把單相負(fù)荷用電戶均衡地分配到三相上，就能實現(xiàn)三相平衡。但必須要注意，均衡分配用戶不僅僅是形式上看來每相接單相負(fù)荷用戶總數(shù)的三分之一，而是要把其中用電負(fù)荷、漏電情況在同一等級的用戶也均衡地分配到三相上。例如，某村單相用戶，其中用電水平一般戶，負(fù)荷較小，日用電時間較短，線路質(zhì)量較差；用電水平較高戶，負(fù)荷較大，日用電時間較長，線路質(zhì)量較好；地埋線戶，泄露電流較大，則每相上應(yīng)盡量接這三類用戶的各三分之一。
　　具體實施為(1)從公用變出線至進(jìn)戶表電源側(cè)的低壓干線、分支線應(yīng)盡量采用三相四線制，減少迂回，避免交*跨越。(2)無論架空或電纜線路，相線與零線應(yīng)按A、B、C、O采用不同顏色的導(dǎo)線或標(biāo)識，并按一定順序排列。(3)在低壓線路架好、下線集裝各戶電能表前，要把配變下的單相負(fù)荷用電戶統(tǒng)一規(guī)劃，均衡地分配到低壓線路的三相上，并記錄在冊。下線集表施工時要查對無誤。表箱編號要注明相位，如“***線路A相**號”。(4)下線集表完工后，要看一下低壓電網(wǎng)實際運(yùn)行三相負(fù)載是否在平衡度范圍內(nèi)，必要時可做些調(diào)整。(5)在以后發(fā)展用戶或變更用戶時，要顧及三相平衡問題，在實際工作中形成常態(tài)機(jī)制，不斷完善提高。
　　沒有絕對的平衡，但要相對的平衡，以平衡度指標(biāo)為限，在實際工作中加大負(fù)荷調(diào)查分析力度，將各配變各類負(fù)載最大、平均負(fù)荷及發(fā)展趨勢記錄在案，經(jīng)常性對目2變負(fù)荷電流進(jìn)行測試，及時發(fā)現(xiàn)不平衡超標(biāo)情況，反饋負(fù)荷分析同時，不定期組織進(jìn)行有針對性地調(diào)整。只有這樣，才能從根本上控制不平衡現(xiàn)象發(fā)生，避免發(fā)生損壞用電設(shè)備等故障和事故。
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