三相不平衡负荷对低压线损率的影响分析

何文霭

摘要：线损问题是影响供电企业经济效益的一大关键性问题。导致线损率上升的因素是多方面的，其中三相不平衡负荷就是关键因素之一。文章着重分析了三相不平衡负荷成因以及三相不平衡负荷对低压线损率的影响。

关键词：三相不平衡负荷；低压线损率；线损率；供电企业；电网结构建设；电力系统 文献标识码：A

中图分类号：TM71 文章编号：1009-2374（2016）30-0127-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.30.062

由于电网结构建设改造不同步，一些地区电力系统低压线路依然在遭受三相不平衡负荷的干扰，加剧了低压线路损耗，影响了配网系统整体的安全运行，也对整个电力系统带来不良影响，对此必须积极重视三相不平衡负荷带来的问题，采取必要措施改善低压线路三相不平衡，降低低压线路线损率。

1 三相不平衡负荷成因分析

结合以往的经验与实践，三相不平衡负荷的形成主要源自以下三个方面的原因：

1.1 工作人员失职

电力系统低压线路运行过程中，相关工作人员需要测量、抄录相关数据，然而实际工作过程中出现了误差较大、错误频发的现象，由于态度不认真、工作失职等导致实际工作中出现各种不负责任现象，例如：负荷不按规律搭接、无视负荷的均衡分布与分配、随意搭接分配负荷，造成了数据计量失误、误差较大等问题，从而出现了三相负荷不平衡。

1.2 配网架构不科学

配网的架构应该有规则、有规范，而且需要一个安全、稳定的环境，例如应避开其他管线聚集区、树枝密集区等，然而实际的配网架构却往往忽视这一问题，从而导致架构矛盾。

1.3 内外不良因素的干扰

系统内部单相用电设备会带来不良干扰，特别是分季、分时期的用电等都可能对配网低压三相带来不良干扰，从而导致三相不平衡现象。

2 三相不平衡负荷对低压线损率的影响

2.1 加剧低压线路损耗

电力系统低压三相负荷失衡时，很容易提升线路损耗，加剧线路损耗，出现线路过电流，造成线路被烧毁，其他开关装置、电气设备等也随之遭到破坏性影响，甚至带来整个电力系统故障，具体的线损能够通过公式计算得出：

三相低压线路对应的电流可以各自设成IA、IB、IC，中性线电流：IN为中性线电阻：2R为相线电阻：R为对应的有功损耗，可以利用下面公式计算：

P1=I2AR+I2BR+I2CR+2I2NR

三相负荷处于平衡状态时，单相电流则为：IA+IB+IC/3，中性线电流为0，线路有功损耗P2=3I2CR

将以上两大公式进行计算、运算，能够得出三相不平衡负荷出现时，会带来巨大的线损问题，二者之间可达九倍的关系。更重要的是三相负荷不平衡问题的出现也将会给变压器带来负担，会加剧其能耗，具体的损耗可达负荷平衡状态下的三倍之多。而且经过分析能够看出，三相不平衡负荷电流上升时，低压线损率也随之变大，对此，就必须有效控制不平衡率，使其在15%以内，低压线路的初始端则要控制在25%以内，这样才能集中控制线损。

2.2 加剧电能损耗

在整个低压配网系统中，变压器发挥着主要功能和作用，已经成为主体供电设备，实际的配网系统一旦出现三相负荷不平衡问题，不仅会加剧线损，实际配电过程中也可能导致电能的损耗率、消耗量增加。

2.3 出现零序电流

三相不平衡负荷还可能引发零序电流问题，试验与实践证实：三相不平衡负荷率越高，对应所产生的零序电流值也越大，而且零序电流传输中一旦碰触到钢构件，还可能出现磁滞现象，带来更为复杂、严重的电力系统损害性问题。

2.4 用电设备无法安全工作

一般来说，配网系统中三相电流值大致相当，整个配网系统处于一个相对平衡、合理的运行状态，然而三相不平衡时则将导致各相输出电流发生波动、变化，使得三相电流值出现较大差异，内部的三相压降也有所差异，从而影响用电设备的安全工作与运转。

2.5 农网线损严重化

三相不平衡负荷对低压线损率会产生深远的影响，不局限于台区低压线损，还可能波及到台区的农网用户，特别是当负荷相电流超出一定范围时，电流过高会导致线路或用电设备高度发热，一些负荷较大的相路就可能由于过热而出现绝缘受损问题，从而导致线路或设备受损等问题。通常来说，三相线路中性导线截面和相线截面之比应达到1∶2，然而现实的农网线路通常相线截面较大，导线截面较小，再加上接线水平不达标、质量不合格，很可能提升线路的电阻值，无疑加剧了三相负荷不平衡问题，也就直接引发了中性线电流超出一定范围，进而酿成农网线路受损、绝缘破坏等问题，而且当低压线路中其中的两相出现畸形、变质等问题时，还可能损害电力线路，甚至影响变压器的安全运转，威胁到广大用户的安全用电。

3 三相不平衡负荷优化的具体措施

由于三相不平衡负荷将对整个电力系统带来巨大的线损影响，对此可以开展试验，通过试验性方法来逐步缓解问题。具体的实验过程为：对于三相四线连入用户端表箱的，可以将换相开关配置于此，再将三相四线同开关连接，开关出线端同用户的电能表连接，以此来发挥换相开关的换相功能，从而达到换相开关能够利用任何负荷相进行电力供应，由于台区整体上达到了自动联系、调节的状态，这样就可以参照三相干线、支线等的电流大小，再在换相开关的帮助下达到对三相负荷的科学调整，使其处于平衡状态，确保各个台区、线路等的不平衡率值在规定合理范围，大量的实验与实践证实，通过配置自动换相开关，能够更加高效、准确、合理地调节三相负荷，控制不平衡问题发生的概率，低压线损也不会受到过大的影响，此方法值得深入推广运用。

实例分析：恩平地区供电企业为控制三相不平衡问题，在其所服务范围的配电台区设置自动换相开关，此开关具有自动化功能，可以结合三相负荷不平衡率来对三相负荷进行有效控制与调整，确保不平衡率控制于合理范围。

该台区的具体数据统计如下：变压器容量：160kV·A，供电半径极值：639m，低压线损率达到15%，变压器出口三相负荷不平衡率达到40%，而且此台区所服务的用电客户多为大型用电客户，平均用电量较高。配置自动换相开关与负荷不平衡调节系统后，三相负荷不平衡问题得到了有效控制，因为这一系统不仅能够自动化、高效记录下三相负荷的不平衡值，同时也能清晰地呈现出各个线路的负荷电流值，再依托于这两大数值来科学调控不平衡负荷，使其处于合理范围，图1和图2分别为调整前与调整后的负荷不平衡率曲线图：

从图1能够看到，尚未安装自动换相开关前，整个台区的负荷不平衡率将近40%，最高时将近70%，出现了较为严重的三相负荷不平衡现象；经过换相调整，负荷不平衡率明显下降，达到4%以下，不平衡率的极值达到14%，由此有效控制了不平衡问题，使其处于合理范围内。

此外，对于三相不平衡问题还可以采用分散负荷分布的方法，从而控制负荷不平衡问题或者采用交叉换相的方法来确保负荷能够均衡地在各相路分布，达到负荷均衡分配的目的。实际的配网运转中，应该积极检查线路的运转情况，积极参照设计图来检查负荷的变化，而且要周期性对负荷平衡率加以测试，发现不平衡问题必须及时采取措施，积极处理并解决。

4 结语

三相不平衡负荷问题是配网低压线路系统面临的一大问题，供电企业必须积极重视三相不平衡负荷问题，结合线路的现实运转情况来采取科学有效的措施，控制三相不平衡问题，这样才能降低线损，提高供电企业的供电经济效益。

参考文献

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