農(nóng)村配電網(wǎng)三相負(fù)荷不平衡的危害

1、農(nóng)村配電網(wǎng)三相負(fù)荷不平衡的危害    【摘要】低壓電網(wǎng)三相負(fù)荷可能因多種原因?qū)е虏黄胶?，甚至不平衡度相?dāng)嚴(yán)重。三相負(fù)荷不平衡對(duì)配電變壓器、線路均造成危害，降低安全水平、增大線損，導(dǎo)致設(shè)備損壞。為此，供電企業(yè)應(yīng)盡力避免、糾正三相負(fù)荷不平衡。 【關(guān)鍵詞】； 【中圖分類號(hào)】 TM713【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1671-5969（2007）21-0169-02 農(nóng)網(wǎng)改造中，采取了諸如將配電變壓器設(shè)置在負(fù)荷中心、縮短供電半徑、選用較大截面導(dǎo)線等措施，極大地改善了農(nóng)村低壓電網(wǎng)狀況，構(gòu)建了一個(gè)良好的電網(wǎng)“硬件”。但是，如果“軟件”配套不好，尤其是三相負(fù)荷不平衡，

2、那么就不能充分地發(fā)揮好“硬件”的潛力，以致低壓電網(wǎng)網(wǎng)損偏高，電能質(zhì)量和供電可靠性都大打折扣。 一、三相負(fù)荷不平衡的原因 低壓電網(wǎng)三相負(fù)荷不平衡有以下幾個(gè)原因： 1農(nóng)網(wǎng)改造前，農(nóng)村低壓電網(wǎng)不在電業(yè)部門的必管范圍，設(shè)備、線路狀況極差，線損很高，上繳電費(fèi)沒(méi)完成漲電價(jià)，降損壓力不大。 2農(nóng)網(wǎng)改造，規(guī)模大、任務(wù)重、時(shí)間緊，不可能面面俱到（如規(guī)劃調(diào)平三相負(fù)荷）。 3近年來(lái)，農(nóng)村經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，農(nóng)民生活水平不斷提高，尤其是農(nóng)網(wǎng)改造及“同網(wǎng)同價(jià)”實(shí)施后，大量的大功率家用電器進(jìn)入尋常百姓家，例如空調(diào)、電熱水器、電飯煲、電炒鍋、電熱水壺、小水泵等，單臺(tái)容量大多數(shù)從幾百瓦到幾千瓦不等，而且都是采用單相220V電源供電

3、，造成單相負(fù)荷激增；另一方面，隨著工業(yè)的發(fā)展，農(nóng)副業(yè)加工量減少，單相負(fù)荷已經(jīng)躍升為農(nóng)村電力負(fù)荷的“主力軍”，據(jù)了解，現(xiàn)在一般農(nóng)村單相負(fù)荷已占到總用電負(fù)荷的70以上，比重相當(dāng)大。面臨這種單相負(fù)荷用電極大增長(zhǎng)的情況，如果不注意三相平衡，可能會(huì)使低壓電網(wǎng)的三相不平衡度很大，電網(wǎng)運(yùn)行狀況下降。 二、三相負(fù)荷不平衡的危害 1對(duì)配電變壓器的影響 （1）三相負(fù)荷不平衡將增加變壓器的損耗。變壓器的損耗包括空載損耗和負(fù)荷損耗?？蛰d損耗與高壓側(cè)電壓的平方成正比，與負(fù)載大小、性質(zhì)無(wú)關(guān)。正常情況下，變壓器運(yùn)行于額定電壓，基本上不變化，因此變壓器的空載損耗可以看成是一個(gè)恒量。而負(fù)荷損耗隨負(fù)荷的變化而變化，與低壓側(cè)負(fù)荷電

4、流的平方成正比。當(dāng)三相負(fù)荷不平衡運(yùn)行時(shí)，變壓器的負(fù)荷損耗可以看成是3只單相變壓器的負(fù)荷損耗之和。數(shù)學(xué)定理：當(dāng)a、b、c三數(shù)均大于或等于零時(shí)，3 。（當(dāng)abc時(shí)，代數(shù)和取得最小值為3）?，F(xiàn)在我們假設(shè)變壓器的三相損耗分別是 、 、 ，（式中： 、是變壓器低壓側(cè)各相的負(fù)荷電流，R是變壓器的各相電阻），則變壓器總的負(fù)荷損耗是 。 1）當(dāng)變壓器運(yùn)行于三相負(fù)荷平衡時(shí)，負(fù)荷電流平均分配在三相上，即I，因此 Q，此時(shí) 取得最小值為33 。 2）當(dāng)變壓器運(yùn)行于三相負(fù)荷最大不平衡時(shí)，負(fù)荷電流全部在一相上，為3I，假設(shè)是A相，即3I，而另外兩相B、C相電流為零，即 0，此時(shí) 9。 由1）、2）可見(jiàn)，變壓器運(yùn)行于三相

5、負(fù)荷最大不平衡時(shí)的負(fù)荷損耗是平衡時(shí)的3倍。 （2）三相負(fù)荷不平衡可能造成變壓器燒毀的嚴(yán)重后果。當(dāng)變壓器運(yùn)行于三相負(fù)荷不平衡時(shí)，重負(fù)荷相電流過(guò)大（最大達(dá)到平均相電流的3倍），如此大的相電流可能引起繞組和變壓器油的過(guò)熱。繞組過(guò)熱，絕緣老化加快；變壓器油過(guò)熱，引起油質(zhì)劣化，迅速降低變壓器的絕緣性能，縮短變壓器的使用壽命，甚至燒毀。 （3）三相負(fù)荷不平衡運(yùn)行會(huì)產(chǎn)生零序電流，使局部金屬件溫升升高。由于中性線的存在，運(yùn)行于三相負(fù)荷不平衡的變壓器，必然會(huì)產(chǎn)生零序電流，該電流將隨三相負(fù)荷不平衡的程度而變化，不平衡度越大，則零序電流也越大。 2對(duì)高壓線路的影響 （1）增加高壓線路損耗：1）低壓側(cè)三相負(fù)荷平衡時(shí)，

6、10kV高壓側(cè)也平衡，假設(shè)高壓線路每相的電流為I，則功率損耗為 3。2）低壓側(cè)三相負(fù)荷不平衡將反映到高壓側(cè)，在最大不平衡時(shí)，高壓對(duì)應(yīng)相的電流為1.5I，另外兩相均為0.75I，功率損耗為 2×3.375 。 由（1）、（2）可見(jiàn)，當(dāng)三相負(fù)荷最大不平衡時(shí)，高壓線路上電能損耗增加12.5。 （2）增加高壓線路跳閘次數(shù)，縮短開(kāi)關(guān)設(shè)備使用壽命。低壓電網(wǎng)三相負(fù)荷不平衡引起高壓側(cè)某相電流過(guò)大，從而可能會(huì)引起高壓線路過(guò)流跳閘停電，影響眾多用戶生產(chǎn)、生活用電。同時(shí)，變電站開(kāi)關(guān)設(shè)備因頻繁跳閘而縮短使用壽命。 3對(duì)低壓線路的影響 （1）三相負(fù)荷不平衡將增加線路損耗。三相四線制供電線路中：1）三相負(fù)荷平衡

7、時(shí)，每相電流相等為I，中性線電流為零，功率損耗為3。2）三相負(fù)荷最大不平衡時(shí)，某一相電流為3I，另外兩相為零，中性線電流也為3I，功率損耗為 2× 18。 由1）、2）可見(jiàn)，低壓線路最大不平衡時(shí)的電能損耗是平衡時(shí)的6倍。換言之，若最大不平衡時(shí)每月?lián)p失電能600kWh，則平衡時(shí)只損失100kWh，由此可知調(diào)整三相負(fù)荷的減損潛力。 （2）三相負(fù)荷不平衡可能燒斷線路。重負(fù)荷相電流過(guò)大（最大達(dá)到平均相電流的3倍），由于發(fā)熱量 0.24，電流增為3倍，則發(fā)熱量增為9倍，可能造成該相導(dǎo)線溫度直線上升，直至燒斷。而且由于中性線導(dǎo)線截面一般選取相線導(dǎo)線截面的50，加上接頭質(zhì)量不好，使導(dǎo)線電阻增大，因

8、此中性線燒斷的幾率更高。 4對(duì)供電企業(yè)的影響。供電企業(yè)直管到戶，低壓電網(wǎng)損耗增大，將降低供電企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。農(nóng)電工承包臺(tái)區(qū)線損，線損高則經(jīng)濟(jì)利益受損，必然影響農(nóng)電工情緒，輕則工作消極，重則違紀(jì)違法。 變壓器燒毀、線路燒斷，一方面增大供電成本，另一方面停電檢修、購(gòu)貨更換造成長(zhǎng)時(shí)間停電、少供電，既降低供電企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，又降低供電企業(yè)的聲譽(yù)。 5對(duì)用戶的影響。三相負(fù)荷不平衡，一相或兩相畸重，必將增大線路的電壓降，降低電能質(zhì)量，影響用戶的生產(chǎn)、生活用電。中性線燒斷還可能造成用戶大量低壓電器燒毀的事故。 本文原文 三、三相負(fù)荷不平衡的防范措施 1原理。實(shí)際中，每相的用電負(fù)荷比較直觀：動(dòng)力線路三相平衡，

9、而單相用戶負(fù)荷有較大差異。每相的對(duì)地阻抗又由什么決定呢？三相動(dòng)力線路一般質(zhì)量較好，對(duì)地絕緣阻抗較高；而照明等單相負(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(duì)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(duì)地阻抗降低越顯著。 2具體措施 （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，避免交叉跨越。 （2）無(wú)論架空線路或電纜線路，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(shí)，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

10、在冊(cè)。下線集表施工時(shí)要查對(duì)無(wú)誤。表箱編號(hào)要注明相位，如“××線路×相××號(hào)”。 （4）下線集表完工后，要核對(duì)低壓電網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行三相負(fù)載是否在平衡度允許范圍內(nèi)，必要時(shí)做出調(diào)整。 （5）在以后發(fā)展用戶或變更用戶時(shí)，要顧及三相平衡問(wèn)題，在實(shí)際工作中形成常態(tài)機(jī)制，不斷完善提高。 總之，沒(méi)有絕對(duì)的平衡，但要相對(duì)的平衡，以平衡度指標(biāo)為限，在實(shí)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(shì)記錄在案，經(jīng)常對(duì)配變負(fù)荷電流進(jìn)行跟蹤測(cè)試，及時(shí)發(fā)現(xiàn)不平衡超標(biāo)情況，反饋負(fù)荷分析同時(shí)，不定期組織進(jìn)行有針對(duì)性地調(diào)整。只有這樣，才能從根本上控制不平衡現(xiàn)象

11、發(fā)生，避免發(fā)生損壞用電設(shè)備等故障和事故。 基于三相負(fù)荷不平衡對(duì)配電變壓器、線路均造成相當(dāng)不利的電氣運(yùn)行環(huán)境，對(duì)供電企業(yè)安全供電、降低線損以及用戶安全用電都影響相當(dāng)大，我們?cè)谵r(nóng)村低壓電網(wǎng)改造過(guò)程中，規(guī)劃設(shè)計(jì)、用戶接火、用電檢查都要盡力避免、糾正三相負(fù)荷不平衡，打造一個(gè)良好的效益型、服務(wù)型用電環(huán)境。 【參考文獻(xiàn)】 1譚勁.三相不平衡運(yùn)行附加線損的定量分析及降低J.曲靖師范學(xué)院學(xué)報(bào)，2005，（6） 2韓學(xué)軍，王晶浩，潘超，高琨.綜合補(bǔ)償三相不平衡負(fù)載的研究J.電網(wǎng)技術(shù)，2006，（2） 3彭輝，黃亦農(nóng)，王茂海.配電網(wǎng)中三相不平衡負(fù)荷補(bǔ)償J.電力自動(dòng)化設(shè)備，2002，（1） 【作者簡(jiǎn)介】劉云志（1978-），男，廣東紫金人，中國(guó)南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司廣東電網(wǎng)公司惠州供電局調(diào)度中心助理工程師。 注：“本文中