配電網(wǎng)三相負(fù)荷不平衡的危害及對(duì)策簡析

1、    配電網(wǎng)三相負(fù)荷不平衡的危害及對(duì)策簡析    沈其東 陳樹果摘 要: 在供電系統(tǒng)配電網(wǎng)的日常運(yùn)行維護(hù)管理上，電力維護(hù)人員往往重視配電網(wǎng)的設(shè)備接地、短路、短線故障及設(shè)備缺陷消缺工作，而忽視三相負(fù)荷不平衡對(duì)配電網(wǎng)造成的危害。本文對(duì)三相負(fù)荷不平衡的原因進(jìn)行分析，提出改進(jìn)措施，有利于加強(qiáng)配電網(wǎng)的日常維護(hù)管理，提高供電可靠性。關(guān)鍵詞: 配電網(wǎng); 短路; 不平衡; 危害中圖分類號(hào)：f407文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： a0 引言在城鄉(xiāng)配電網(wǎng)中，大部分配電變壓器采用三相四線制，以樹狀供電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)對(duì)用戶供電。在供電線路上用戶供電負(fù)荷動(dòng)力生產(chǎn)與單相照明相互混合，單相照明用戶負(fù)荷分散

2、，用電同時(shí)性不高。隨著用戶生活水平提高，大功率電器接入低壓配電網(wǎng)，若在三相線路上分配不均衡，造成低壓三相負(fù)荷不平衡，零線電流增大。配電變壓器負(fù)荷三相不平衡，會(huì)造成變壓器運(yùn)行不穩(wěn)定，使用效率降低，線損增高，高負(fù)荷相連接部分局部發(fā)熱。若三相負(fù)荷嚴(yán)重不平衡，零線電流大于相線電流造成配變零線發(fā)熱燒斷，變壓器中性點(diǎn)偏移，容易燒毀用戶供電設(shè)備。因此，加強(qiáng)配電網(wǎng)三相負(fù)荷不平衡的日常運(yùn)行維護(hù)管理，對(duì)整個(gè)配電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)、安全、可靠供電都有重要的意義。1 三相負(fù)荷不平衡的原因分析配網(wǎng)三相負(fù)荷不平衡由多種因素造成，包括中低壓配電線路布局不合理、三相動(dòng)力用戶負(fù)荷性質(zhì)不同、單相負(fù)荷的不可控接入、單相負(fù)荷不同時(shí)性和配電網(wǎng)日常

3、維護(hù)管理不善等，具體為： 配電臺(tái)區(qū)建設(shè)改造中低壓配電線路布局不合理。施工人員在低壓配電網(wǎng)建設(shè)中沒有三相負(fù)荷平衡的概念，戶表施工時(shí)表箱接戶線采用單相220v線路隨心所欲地接入400v主干線路上，造成供電負(fù)荷集中在某一相上，引起三相負(fù)荷不平衡。尤其在農(nóng)村低壓配電網(wǎng)建設(shè)中，受資金和地形限制，投資小規(guī)模大，部分用電戶居住分散，為節(jié)省工程投資，一些偏遠(yuǎn)的用戶采用單相電源接入，造成低壓線路三相負(fù)荷不平衡。低壓配電網(wǎng)在建設(shè)初期形成負(fù)荷不均衡的狀態(tài)。 三相動(dòng)力用戶負(fù)荷性質(zhì)不同，造成負(fù)荷不平衡。在三相動(dòng)力負(fù)荷中，單相電動(dòng)機(jī)、電焊機(jī)的接入，造成低壓線路上感性負(fù)載與容性負(fù)載不平衡。大型照明負(fù)荷(醫(yī)院、單位、學(xué)校)在

4、接入配電網(wǎng)前存在負(fù)荷不平衡夜引起低壓線路負(fù)荷不平衡。 單相負(fù)荷的不可控接入，造成三相負(fù)荷不平衡。近年來，城鄉(xiāng)經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展居民生活迅速提高，居民家庭除照明電器增多外，大量的中、高檔、大功率的家用電器進(jìn)入尋常百姓家，例如電飯煲、電水壺、電炒鍋、電熱水器、電取暖器、小水泵等，單臺(tái)容量大多數(shù)在8002000kw，都是采用單相電源，單相負(fù)荷激增。這些負(fù)荷的發(fā)展具有隨機(jī)性、無序性和不可控性。在單相負(fù)荷用電量極大增長的情況下，若不注意三相平衡，可能使低壓電網(wǎng)的三相不平衡度很大，電網(wǎng)技術(shù)狀況很差。 單相負(fù)荷不同時(shí)性，造成三相負(fù)荷不平衡。低壓負(fù)荷往往以單相照明為主，家用大功率電器無序發(fā)展及同時(shí)性不高，用戶橫向用

5、電差異較大，經(jīng)常形成低壓線路某一相負(fù)荷偏重，引起三相負(fù)荷不平衡。 配電網(wǎng)日常維護(hù)管理不善，造成三相負(fù)荷不平衡。維護(hù)人員往往對(duì)負(fù)荷不平衡運(yùn)行管理重視不夠，日常維護(hù)只注重設(shè)備故障搶修和缺陷處理而忽視三相負(fù)荷不平衡的危害。運(yùn)行管理人員平時(shí)不了解三相負(fù)荷變化情況，日常巡視不檢測(cè)三相電流平衡程度，不對(duì)負(fù)荷進(jìn)行平衡調(diào)整，致使配電網(wǎng)長期在三相負(fù)荷極不平衡下運(yùn)行，對(duì)線路三相負(fù)荷的管理帶有盲目性和工作隨意性。配電網(wǎng)的一些故障也造成短時(shí)三相負(fù)荷不平衡。如低壓線路斷線、配變?nèi)毕噙\(yùn)行、單相刀閘燒毀等。2 三相負(fù)荷不平衡的危害及改進(jìn)措施2.1 三相負(fù)荷不平衡的危害三相負(fù)荷不平衡對(duì)配網(wǎng)線路正常運(yùn)行造成很多危害，包括配變損

6、耗增加、高低壓線路損耗增加等，具體為： 增加配變損耗，降低變壓器的效率。正常情況下，配變的負(fù)載損耗與負(fù)荷電流的平方成正比。當(dāng)三相負(fù)荷不平衡時(shí)，配變輸出相同功率，配變負(fù)載損耗大于平衡時(shí)的損耗。由于變壓器繞組結(jié)構(gòu)是按對(duì)稱運(yùn)行情況設(shè)計(jì)的，三相繞組結(jié)構(gòu)性能一致，其最大允許處理受每相額定容量的限制。當(dāng)不對(duì)稱運(yùn)行時(shí)，負(fù)載輕的相就有富裕容量，從而使變壓器效率降低，備用容量減小，過載能力降低。 增加高低壓線路損耗。三相四線制供電線路，把負(fù)荷平均分配到三相上，設(shè)每相電流為i，中性線電流為零，其功率損耗p=3i2r。在最大不平衡時(shí)，即某相電流為3i，另外兩相為零，中性線電流也為3i，則功率損耗p=2(3i)2r=

7、6(3i2r)，即負(fù)荷最大不平衡時(shí)功率損耗時(shí)平衡時(shí)的6倍。事實(shí)上著兩種情況出現(xiàn)情況很少，只要出現(xiàn)三相負(fù)荷不平衡，就會(huì)增加高低壓線路損耗。 造成低壓線路燒斷及開關(guān)設(shè)備燒毀，同時(shí)增加高壓線路跳閘，降低開關(guān)使用壽命。三相負(fù)荷不平衡時(shí)，重負(fù)荷相電流增大，超載過多，造成該相溫度持續(xù)上升，以致燒斷。在配電屏上，造成重負(fù)荷低壓開關(guān)即接觸器燒壞，引起配變發(fā)生故障，造成高壓線路跳閘。低壓三相負(fù)荷不平衡可能引起高壓線路某相電流過大，從而引起線路過流跳閘，引發(fā)大面積停電，同時(shí)變電站的開關(guān)設(shè)備頻繁跳閘頁降低其使用壽命。 威脅用戶用電設(shè)備和人身安全。當(dāng)配變?nèi)嘭?fù)荷不平衡運(yùn)行時(shí)，一相或兩相負(fù)荷大，將增大線路電壓降，降低電

8、能質(zhì)量，影響用戶電器使用。負(fù)荷嚴(yán)重不平衡，中性線電流甚至超過相線電流，很容易造成中性線燒斷，中性點(diǎn)將產(chǎn)生位移，偏移嚴(yán)重時(shí)，單相電壓可升高到線電壓。若中性線接地保護(hù)不好，中性線電流產(chǎn)生的電壓嚴(yán)重危及人身安全，造成用戶單相電器設(shè)備不能正常使用或燒毀。2.2 三相負(fù)荷不平衡的改進(jìn)措施消除三相負(fù)荷不平衡的措施有多種，包括前期規(guī)劃、低壓業(yè)擴(kuò)報(bào)裝及負(fù)荷點(diǎn)等，具體為： 重視低壓配電網(wǎng)的前期規(guī)劃工作。在低壓配電網(wǎng)的規(guī)劃過程中，我們要詳細(xì)了解用電結(jié)構(gòu)、負(fù)荷分布情況、用戶接入方式，盡可能采用三相四線制供電。配變布局盡量接近負(fù)荷中心，對(duì)供電負(fù)荷進(jìn)行合理分區(qū)，避免樹形供電和迂回供電。戶表施工過程中盡量實(shí)行集裝，三相電

9、源有序接入表箱，平衡用電負(fù)荷。 做好低壓業(yè)擴(kuò)報(bào)裝工作。新增低壓單相用電負(fù)荷要均勻分布在a、b、c三相上，就近消除三相負(fù)荷不平衡。新增動(dòng)力用電負(fù)荷接入前，幫助動(dòng)力用戶平衡單相負(fù)荷，減小對(duì)低壓配電網(wǎng)三相負(fù)荷不平衡的影響。 在農(nóng)村地區(qū)用戶居住比較分散、用電負(fù)荷比較小的情況下，配變選擇要遵循“小容量、密布點(diǎn)、短半徑”的原則，單相分支線路有序接入三相四線主干線路上，盡量平衡單相負(fù)荷，避免單相負(fù)荷接入制掛接在一相或兩相上，造成單相負(fù)荷偏相。 加強(qiáng)配電網(wǎng)三相負(fù)荷不平衡運(yùn)行管理，做好負(fù)荷測(cè)量和調(diào)整工作。運(yùn)行人員要深入配變臺(tái)區(qū)現(xiàn)場(chǎng)了解負(fù)荷接線情況，繪制低壓負(fù)荷分布相序圖，完善“一圖四表”，為平衡用電負(fù)荷提供實(shí)際依據(jù)。利用在線監(jiān)測(cè)手段實(shí)時(shí)觀察負(fù)荷用電信息，測(cè)量配變低壓側(cè)三相引出線電流和零線電流，實(shí)測(cè)工作要向低壓線路的分支和末端延伸，發(fā)現(xiàn)負(fù)荷不平衡出現(xiàn)點(diǎn)，確定負(fù)荷不平衡調(diào)整地點(diǎn)，就近消除三相負(fù)荷不平衡。另外，實(shí)測(cè)工作要不定期開展，縮短測(cè)量周期，在大的負(fù)荷投運(yùn)和高峰負(fù)荷期間要增加實(shí)測(cè)的次數(shù)，通過及時(shí)測(cè)量配變低壓出線和接近用戶端的低壓線路電流，便于準(zhǔn)確了解配電網(wǎng)設(shè)備運(yùn)行情況，做好負(fù)荷均衡合理分配。3 結(jié)束語配電運(yùn)維人員在處理配電網(wǎng)的設(shè)備接地、短路、短線故障及設(shè)備缺陷等任務(wù)時(shí)，常常忽視三相負(fù)荷不平衡對(duì)配電網(wǎng)造成的危害。