淺析低壓三相不平衡的危害與解決措施

摘要：三相不平衡運行在實際中是不可避免的，文章定量了配電變壓器不平衡運行帶來的損耗及三相電壓偏差，并給出了針對這一狀況所采取的補償，算例及實際表明該補償方法可明顯減少配電變壓器不平衡運行帶來的損耗及電壓偏差。低壓電網大多是經10/0.4KV變壓器降壓后，以三相四線制向用戶供電，是三相生產用電與單相負載混合用電的供電網絡。在裝接單相用戶時，供電部門應該將單相負載均衡地分接在A、B、C三相上。但在實際工作及運行中，線路的標志、作業人員的疏忽再加上由于單相用戶的不可控增容、大功率單相負載的接入以及單相負載用電的不同時性等，都造成了三相負載的不平衡。

關鍵詞：三相不平衡；變壓器損耗；電能損耗；三相輸出電流

1.造成低壓電網三相負載不對稱的原因

正常情況下三相負載不對稱

各種單相負載連接在低壓電力網中，一般說來，三相負載是不會對稱的，這是因為在連接時，三相負載的分配很難做到平衡；各個單相負載的開停時間不會做到同時；在使用中每一相負載的增長速度也不相同，另外還存在著電焊機負載問題。

非正常情況下三相負載不對稱

異常情況下負載不對稱尤為嚴重，其原因有配電變壓器高（低）壓側發生一相或兩相斷線或接地故障；配電變壓器分接開關接觸不良或高（低）壓側接頭、繞組故障；配電變壓器高（低）壓側一相或兩相熔斷器熔斷電動機繞組中有一相或兩相發生故障

2.低壓電網三相平衡的重要性

2.1 三相負荷平衡是安全供電的基礎

三相負荷不平衡，輕則降低線路和配電變壓器的供電效率，重則會因重負荷相超載過多，可能造成某相導線燒斷、開關燒壞甚至配電變壓器單相燒毀等嚴重后果。

2.2 三相負荷平衡才能保證用戶的電能質量

三相負荷嚴重不對稱，中性點電位就會發生偏移，線路壓降和功率損失就會大大增加。接在重負荷相的單相用戶易出現電壓偏低，電燈不亮、電器效能降低、小水泵易燒毀等問題。而接在輕負荷相的單相用戶易出現電壓偏高，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，會引起電機過熱現象。

2.3 三相負荷保持平衡是節約能耗、降損降價的基礎

三相負荷不平衡將產生不平衡電壓，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，一般情況下三相負荷不平衡可引起線損率升高2%-10%，三相負荷不平衡度若超過10%，則線損顯著增加。

2.4 三相負荷平衡是安全供電的基礎

只有三相阻抗平衡，才能保證低壓漏電總保護良好運行，防止人身觸電傷亡事故。三相負荷不平衡，輕則降低線路和配電變壓器的供電效率，重則會因重負荷相超載過多，可能造成某相導線燒斷、開關燒壞甚至配電變壓器單相燒毀等嚴重后果。

2.5 三相負荷平衡才能保證用戶的電能質量

三相負荷嚴重不對稱，中性點電位就會發生偏移，線路壓降和功率損失就會大大增加。接在重負荷相的單相用戶易出現電壓偏低，電燈不亮、電器效能降低、小水泵易燒毀等問題。而接在輕負荷相的單相用戶易出現電壓偏高，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，會引起電機過熱現象。

2.6 三相負荷保持平衡是節約能耗、降損降價的基礎

三相負荷不平衡將產生不平衡電壓，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，一般情況下三相負荷不平衡可引起線損率升高2%-10%，三相負荷不平衡度若超過10%，則線損顯著增加。

3 低壓電網三相不平衡的影響

3.1 對用電設備的影響

當配電變壓器三相負荷不平衡運行時，中性點將產生位移，偏移嚴重時單相電壓可能升高到線電壓。如果線路接地保護不好，中性線電流產生的電壓嚴重危及人身安全。同時電流不平衡會造成單相設備不能正常用電，或過電壓燒損用戶設備。

3.2 對線損的影響

三相四線制結線方式，當三相負荷平衡時線損最??；當一相負荷重，兩相負荷輕的情況下線損增量較??；當一相負荷重，一相負荷輕，而第三相的負荷為平均負荷的情況下線損增量較大；當一相負荷輕，兩相負荷重的情況下線損增量最大。當三相負荷不平衡時，無論何種負荷分配情況，電流不平衡度越大，線損增量也越大。

3.3 對配電變壓器的影響

三相負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荷損耗。正常情況下變壓器運行電壓基本不變，即空載損耗是一個恒量。而負荷損耗則隨變壓器運行負荷的變化而變化，且與負荷電流的平方成正比。當三相負荷不平衡運行時，變壓器的負荷損耗可看成三只單相變壓器的負荷損耗之和。

三相負荷不平衡可能造成燒毀變壓器的嚴重后果。上述不平衡時重負荷相電流過大（增為3倍），超載過多，可能造成繞組和變壓器油的過熱。繞組過熱，絕緣老化加快；變壓器油過熱，引起油質劣化，迅速降低變壓器的絕緣性能，減少變壓器壽命（溫度每升高8℃，使用年限將減少一半），甚至燒毀繞組。

4 防止變壓器負荷不平衡的措施

4.1 制定變壓器負荷不平衡的運行管理制度，以變壓器電能計量考核箱抄見電量為基準，按季度考核變壓器三相負荷不平衡度的情況。設立變壓器負荷管理的層級專項獎罰。

4.2 負荷每月至少進行一次測量，特殊情況下（如高峰負荷期間，負荷變化較大時等）可增加測量次數，對配電變壓器負荷狀況做到心中有數，為調整配電變壓器負荷提供準確可靠的數據。配電專業的有關管理人員應定期或不定期的對配電變壓器三相負荷狀況進行監督性測量，掌握第一手材料，作為專業管理與考核的依據。

4.3 從公用變出線至進戶表電源側的低壓干線、分支線應盡量采用三相四線制，減少迂回，避免交叉跨越。

4.4 無論架空或電纜線路，相線與零線應按A、B、C、O采用不同顏色的導線或標識，并按一定順序排列。

4.5 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荷用電戶統一規劃，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”。

4.6 下線集表完工后，要看一下低壓電網實際運行三相負載是否在平衡度范圍內，必要時可做些調整。

4.7 在以后發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機制，不斷完善提高。

4.8 三相四線制線路上所帶的電焊機應根據電焊機臺數分別規定出所接電源的相別，使全線路的各用戶使用的電焊機分別接到不同相上，并分別規定出使用時間。

4.9 改造電網增加低壓四線覆蓋密度。掌握三相負荷分布的動態，合理設計電網改造方案。

4.10 加強供用電管理，確保變壓器負荷平衡。用電與配電應密切配合。用戶的臨時用電，季節性用電，配電變壓器運行人員都要及時掌握。尤其對單相設備申請用電，經過一年來的調整，不平衡度大幅度下降，安全經濟運行能力明顯增強。

4.11 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。同時要減少單相負載接戶線的總長度。

4.12 因此只要把單相負荷用電戶均衡地分配到三相上，就能實現三相平衡。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荷用戶總數的三分之一，而是要把其中用電負荷、漏電情況在同一等級的用戶也均衡地分配到三相上。

參考文獻

[1] 黨劍飛，黨艷麗，宋福根. 三相不平衡運行對電網的影響及無功補償方法研究[C]. 中國電工技術學會，2012：51-54.

[2]林志雄.低壓配電網三相不平衡運行的影響及治理措施[J].電力科學與技術學報，2009，24（3）：63-67.

[3]沙玉洲.35kV及以下開關柜上三相電壓不平衡現象的分析[J].天津電力技術，2009（3）：9-12.

作者簡介：張澤遜 男 1983.9 本科 工程師 國網河北省電力公司滄州供電分公司經濟技術研究所。

（作者單位：國網河北省電力有限公司滄州供電供電分公司）