何文靄

摘要：線損問題是影響供電企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的一大關(guān)鍵性問題。導(dǎo)致線損率上升的因素是多方面的，其中三相不平衡負(fù)荷就是關(guān)鍵因素之一。文章著重分析了三相不平衡負(fù)荷成因以及三相不平衡負(fù)荷對低壓線損率的影響。

關(guān)鍵詞：三相不平衡負(fù)荷；低壓線損率；線損率；供電企業(yè)；電網(wǎng)結(jié)構(gòu)建設(shè)；電力系統(tǒng) 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TM71 文章編號：1009-2374（2016）30-0127-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.30.062

由于電網(wǎng)結(jié)構(gòu)建設(shè)改造不同步，一些地區(qū)電力系統(tǒng)低壓線路依然在遭受三相不平衡負(fù)荷的干擾，加劇了低壓線路損耗，影響了配網(wǎng)系統(tǒng)整體的安全運行，也對整個電力系統(tǒng)帶來不良影響，對此必須積極重視三相不平衡負(fù)荷帶來的問題，采取必要措施改善低壓線路三相不平衡，降低低壓線路線損率。

1 三相不平衡負(fù)荷成因分析

結(jié)合以往的經(jīng)驗與實踐，三相不平衡負(fù)荷的形成主要源自以下三個方面的原因：

1.1 工作人員失職

電力系統(tǒng)低壓線路運行過程中，相關(guān)工作人員需要測量、抄錄相關(guān)數(shù)據(jù)，然而實際工作過程中出現(xiàn)了誤差較大、錯誤頻發(fā)的現(xiàn)象，由于態(tài)度不認(rèn)真、工作失職等導(dǎo)致實際工作中出現(xiàn)各種不負(fù)責(zé)任現(xiàn)象，例如：負(fù)荷不按規(guī)律搭接、無視負(fù)荷的均衡分布與分配、隨意搭接分配負(fù)荷，造成了數(shù)據(jù)計量失誤、誤差較大等問題，從而出現(xiàn)了三相負(fù)荷不平衡。

1.2 配網(wǎng)架構(gòu)不科學(xué)

配網(wǎng)的架構(gòu)應(yīng)該有規(guī)則、有規(guī)范，而且需要一個安全、穩(wěn)定的環(huán)境，例如應(yīng)避開其他管線聚集區(qū)、樹枝密集區(qū)等，然而實際的配網(wǎng)架構(gòu)卻往往忽視這一問題，從而導(dǎo)致架構(gòu)矛盾。

1.3 內(nèi)外不良因素的干擾

系統(tǒng)內(nèi)部單相用電設(shè)備會帶來不良干擾，特別是分季、分時期的用電等都可能對配網(wǎng)低壓三相帶來不良干擾，從而導(dǎo)致三相不平衡現(xiàn)象。

2 三相不平衡負(fù)荷對低壓線損率的影響

2.1 加劇低壓線路損耗

電力系統(tǒng)低壓三相負(fù)荷失衡時，很容易提升線路損耗，加劇線路損耗，出現(xiàn)線路過電流，造成線路被燒毀，其他開關(guān)裝置、電氣設(shè)備等也隨之遭到破壞性影響，甚至帶來整個電力系統(tǒng)故障，具體的線損能夠通過公式計算得出：

三相低壓線路對應(yīng)的電流可以各自設(shè)成IA、IB、IC，中性線電流：IN為中性線電阻：2R為相線電阻：R為對應(yīng)的有功損耗，可以利用下面公式計算：

P1=I2AR+I2BR+I2CR+2I2NR

三相負(fù)荷處于平衡狀態(tài)時，單相電流則為：IA+IB+IC/3，中性線電流為0，線路有功損耗P2=3I2CR

將以上兩大公式進(jìn)行計算、運算，能夠得出三相不平衡負(fù)荷出現(xiàn)時，會帶來巨大的線損問題，二者之間可達(dá)九倍的關(guān)系。更重要的是三相負(fù)荷不平衡問題的出現(xiàn)也將會給變壓器帶來負(fù)擔(dān)，會加劇其能耗，具體的損耗可達(dá)負(fù)荷平衡狀態(tài)下的三倍之多。而且經(jīng)過分析能夠看出，三相不平衡負(fù)荷電流上升時，低壓線損率也隨之變大，對此，就必須有效控制不平衡率，使其在15%以內(nèi)，低壓線路的初始端則要控制在25%以內(nèi)，這樣才能集中控制線損。

2.2 加劇電能損耗

在整個低壓配網(wǎng)系統(tǒng)中，變壓器發(fā)揮著主要功能和作用，已經(jīng)成為主體供電設(shè)備，實際的配網(wǎng)系統(tǒng)一旦出現(xiàn)三相負(fù)荷不平衡問題，不僅會加劇線損，實際配電過程中也可能導(dǎo)致電能的損耗率、消耗量增加。

2.3 出現(xiàn)零序電流

三相不平衡負(fù)荷還可能引發(fā)零序電流問題，試驗與實踐證實：三相不平衡負(fù)荷率越高，對應(yīng)所產(chǎn)生的零序電流值也越大，而且零序電流傳輸中一旦碰觸到鋼構(gòu)件，還可能出現(xiàn)磁滯現(xiàn)象，帶來更為復(fù)雜、嚴(yán)重的電力系統(tǒng)損害性問題。

2.4 用電設(shè)備無法安全工作

一般來說，配網(wǎng)系統(tǒng)中三相電流值大致相當(dāng)，整個配網(wǎng)系統(tǒng)處于一個相對平衡、合理的運行狀態(tài)，然而三相不平衡時則將導(dǎo)致各相輸出電流發(fā)生波動、變化，使得三相電流值出現(xiàn)較大差異，內(nèi)部的三相壓降也有所差異，從而影響用電設(shè)備的安全工作與運轉(zhuǎn)。

2.5 農(nóng)網(wǎng)線損嚴(yán)重化

三相不平衡負(fù)荷對低壓線損率會產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響，不局限于臺區(qū)低壓線損，還可能波及到臺區(qū)的農(nóng)網(wǎng)用戶，特別是當(dāng)負(fù)荷相電流超出一定范圍時，電流過高會導(dǎo)致線路或用電設(shè)備高度發(fā)熱，一些負(fù)荷較大的相路就可能由于過熱而出現(xiàn)絕緣受損問題，從而導(dǎo)致線路或設(shè)備受損等問題。通常來說，三相線路中性導(dǎo)線截面和相線截面之比應(yīng)達(dá)到1∶2，然而現(xiàn)實的農(nóng)網(wǎng)線路通常相線截面較大，導(dǎo)線截面較小，再加上接線水平不達(dá)標(biāo)、質(zhì)量不合格，很可能提升線路的電阻值，無疑加劇了三相負(fù)荷不平衡問題，也就直接引發(fā)了中性線電流超出一定范圍，進(jìn)而釀成農(nóng)網(wǎng)線路受損、絕緣破壞等問題，而且當(dāng)?shù)蛪壕€路中其中的兩相出現(xiàn)畸形、變質(zhì)等問題時，還可能損害電力線路，甚至影響變壓器的安全運轉(zhuǎn)，威脅到廣大用戶的安全用電。

3 三相不平衡負(fù)荷優(yōu)化的具體措施

由于三相不平衡負(fù)荷將對整個電力系統(tǒng)帶來巨大的線損影響，對此可以開展試驗，通過試驗性方法來逐步緩解問題。具體的實驗過程為：對于三相四線連入用戶端表箱的，可以將換相開關(guān)配置于此，再將三相四線同開關(guān)連接，開關(guān)出線端同用戶的電能表連接，以此來發(fā)揮換相開關(guān)的換相功能，從而達(dá)到換相開關(guān)能夠利用任何負(fù)荷相進(jìn)行電力供應(yīng)，由于臺區(qū)整體上達(dá)到了自動聯(lián)系、調(diào)節(jié)的狀態(tài)，這樣就可以參照三相干線、支線等的電流大小，再在換相開關(guān)的幫助下達(dá)到對三相負(fù)荷的科學(xué)調(diào)整，使其處于平衡狀態(tài)，確保各個臺區(qū)、線路等的不平衡率值在規(guī)定合理范圍，大量的實驗與實踐證實，通過配置自動換相開關(guān)，能夠更加高效、準(zhǔn)確、合理地調(diào)節(jié)三相負(fù)荷，控制不平衡問題發(fā)生的概率，低壓線損也不會受到過大的影響，此方法值得深入推廣運用。

實例分析：恩平地區(qū)供電企業(yè)為控制三相不平衡問題，在其所服務(wù)范圍的配電臺區(qū)設(shè)置自動換相開關(guān)，此開關(guān)具有自動化功能，可以結(jié)合三相負(fù)荷不平衡率來對三相負(fù)荷進(jìn)行有效控制與調(diào)整，確保不平衡率控制于合理范圍。

該臺區(qū)的具體數(shù)據(jù)統(tǒng)計如下：變壓器容量：160kV·A，供電半徑極值：639m，低壓線損率達(dá)到15%，變壓器出口三相負(fù)荷不平衡率達(dá)到40%，而且此臺區(qū)所服務(wù)的用電客戶多為大型用電客戶，平均用電量較高。配置自動換相開關(guān)與負(fù)荷不平衡調(diào)節(jié)系統(tǒng)后，三相負(fù)荷不平衡問題得到了有效控制，因為這一系統(tǒng)不僅能夠自動化、高效記錄下三相負(fù)荷的不平衡值，同時也能清晰地呈現(xiàn)出各個線路的負(fù)荷電流值，再依托于這兩大數(shù)值來科學(xué)調(diào)控不平衡負(fù)荷，使其處于合理范圍，圖1和圖2分別為調(diào)整前與調(diào)整后的負(fù)荷不平衡率曲線圖：

從圖1能夠看到，尚未安裝自動換相開關(guān)前，整個臺區(qū)的負(fù)荷不平衡率將近40%，最高時將近70%，出現(xiàn)了較為嚴(yán)重的三相負(fù)荷不平衡現(xiàn)象；經(jīng)過換相調(diào)整，負(fù)荷不平衡率明顯下降，達(dá)到4%以下，不平衡率的極值達(dá)到14%，由此有效控制了不平衡問題，使其處于合理范圍內(nèi)。

此外，對于三相不平衡問題還可以采用分散負(fù)荷分布的方法，從而控制負(fù)荷不平衡問題或者采用交叉換相的方法來確保負(fù)荷能夠均衡地在各相路分布，達(dá)到負(fù)荷均衡分配的目的。實際的配網(wǎng)運轉(zhuǎn)中，應(yīng)該積極檢查線路的運轉(zhuǎn)情況，積極參照設(shè)計圖來檢查負(fù)荷的變化，而且要周期性對負(fù)荷平衡率加以測試，發(fā)現(xiàn)不平衡問題必須及時采取措施，積極處理并解決。

4 結(jié)語

三相不平衡負(fù)荷問題是配網(wǎng)低壓線路系統(tǒng)面臨的一大問題，供電企業(yè)必須積極重視三相不平衡負(fù)荷問題，結(jié)合線路的現(xiàn)實運轉(zhuǎn)情況來采取科學(xué)有效的措施，控制三相不平衡問題，這樣才能降低線損，提高供電企業(yè)的供電經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)

[1] 何金梅.不平衡電網(wǎng)電壓下雙饋風(fēng)電系統(tǒng)的控制研究[D].哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2013.

[2] 於妮颯.不平衡電網(wǎng)下雙饋異步風(fēng)電系統(tǒng)的預(yù)測電流控制技術(shù)研究[D].浙江大學(xué)，2013.

[3] 黃新紅，王亞忠.配電變壓器三相不平衡負(fù)荷功率調(diào)整方法的探討[J].廣西電業(yè)，2013，（3）.