农村配变台区三相不平衡的危害及抑制措施研究

吴长荣

摘要：文章在对农村配变台区容易出现三相不平衡问题的原因进行分析之后，介绍此问题所造成的危害，并提出了针对此问题的抑制措施，以供参考。

关键词：农村配变台区；三相不平衡；

1引言

农村配电网一直以来都是我国电网中的重要部分，而且在目前农村经济快速发展且人们生活水平不断提高的同时，农村地区的电能需求量也在急剧增加。但是由于历史和当时技术限制的因素，使得目前采用三相四线制的农村低压配电网中，出现三相不平衡问题的概率比较高。而由于不同居民具有不同的用电能力和时间，因此不可避免会出现此问题，但是需要将不平衡度控制在合理的范围之内，也就是要满足在负荷侧控制在20%以内以及在变压器低压侧控制在15%以内的要求。通过对三相不平衡问题的有效控制才能保证变压器的处理正常以及供电的安全和可靠，同时还可以实现线路损耗和能耗的降低。

2造成三相不平衡的原因分析

首先就是设计分配负荷不当的原因。这主要表现在对三相线路上的负荷进行分配时存在随意分配的现象，也就是没有在对现场进行勘测之后来按照实际情况进行分配。具体地说，对于农村配电网来说，针对其中的居民用电，存在没有按照用户家中月用电量的数量和时间等用电规律来进行分配的问题；针对生产用电来说，存在没有按照动力生产过程中的负荷大小和时间段等规律来进行分配的问题；针对动力和照明的混合用电来说，存在存在生产用电与照明用电混合以及在三相动力中的某相中进行照明线路的连接而造成三相负荷中存在负荷忽高忽低的问题。其次就是没有开展实时监测和实地勘测的原因。主要表现在目前农村地区的用电面积更加广泛且分散，而且用电量在持续增加，如果没有做好对上述情况的有效监测和负荷调整则会导致三相不平衡问题的发生。再次就是存在配电网变压器及其他设备无法满足用电负荷要求的原因。这主要表现在目前农村经济快速发展以及人们生活水平和质量提高的同时，也表现出农村居民中的用电设备数量增多的情况。但是如果仍然使用具有较小容量的变压器或者是线径较小的导线，则容易导致出现设备绝缘发热老化甚至是将线路烧毁或降低变压器过载能力等严重问题。最后就是随机因素的原因。主要表现在雷雨天气、用户对三相动力相序进行私自更换或者是外力对导线进行破坏等原因而导致的单相短路、相间短路以及相序错乱等问题，也会导致三相不平衡问题的发生。

3配变三相不平衡的危害分析

首先是针对电能质量和线路损耗所造成的危害，主要表现在以及单相负载为主的农村配电网中，容易由于单相排水排灌与照明混用的原因而导致三相不平衡问题的发生，其主要的危害就是出现中性点偏移的问题，这就增加了中性线上的损耗，而且容易由于中性点流过的电流过大而烧断中性线以及用户中的小功率大电阻的电器。即便是没有烧断中性线，也会导致功率输出的降低，影响电器设备的正常运行并且会导致线路损耗的增加。

其次就是会干扰电能计量装置。这主要是由于三相不平衡问题会导致出现正序、负序以及零序电流现象，并且会导致中性线中夹杂谐波电流。在上述因素下会影响电能计量装置的精度，甚至会在电噪声的干扰下出现其逻辑计算功能出错、控制失灵以及元器件损伤等问题。

再次就是对配电变压器的危害。由于三相不平衡问题会增加变压器中的零序电流大小，并且会导致变压器铁芯中产生零序磁通。而由于高压侧没有中性线和零序电流，这就会导致在零序刺痛经过导磁率较低的变压器内的油箱壁和钢铁构件时出现局部升温发热的问题，加速绝缘老化的同时，增加配变损耗以及缩短其使用寿命。此外，还会导致变压器不对称运行而导致损耗的增加。以及减少变压器的出力以及过载能力，或者是导致变压器发热和烧毁的问题。

最后就是对用电设备的正常运行造成危害。三相不平衡问题会导致中性点漂移并出现输出电压不平衡的问题，这就会烧毁用户加重的电器。而且在使用电动机时还会增加电动机中的逆扭矩并降低其效率、增加其能耗。此外还会缩短用电设备的使用寿命，增加设备维护成本。

此外针对农村农业中应用比较多的排灌和三相动力中的电动机来说，三相不平衡问题还会降低电动机效率以及增加无损损耗，容易导致触电以及电动机烧毁的问题。如果接地电阻不达标，还会增加行人和维护人员触电事故的发生概率。

4配变三相不平衡的抑制措施

4.1合理布线

在目前大规模开展农网改造的过程中，重点做好合理布线工作。首先，应该尽量在负荷中心进行配电公变的设置，而且在对配变数量增加时尽量采用三相四线制的方式来进行配变出线与用户侧的低压干线、分支线以及巷线的连接。其次，在布线的过程中尽量减少线路的交叉跨越和回绕，对其线径进行尽量增加。此外还要尽量多地进行接地线的设置，尤其是针对容易发生三相不平衡问题的位置，需要通过接地线来实现电压降的降低以及对电气设备的保护。再次，就是对三相和单相巷线进行合理分布，尽量从同一基杆塔上的三相四线上引下用户侧的巷线并与用户电表侧进行连接，而且需要经过实地测量来保证用户侧三相或单相负荷的均匀分布。否则就需要三相或单相巷线中的二相在同一基杆塔上进行连接，另一相则连接在相邻的杆塔上，但是需要控制巷线之间的距离在一个县里的档距之内。最后，就是对单相接户巷线的总长进行降低，并控制其负荷在15A以内，否则就需要在三相四线制县里上进行另外一组县里的引出。或者在其具三相四线制线路在一定距离以上时，也需要进行另外一组三相四线制线路的架设。而且在后续用电需求不断发展的过程中，也尽量增加三相四线制线路，并且尽量缩短单相线路的距离。做好巷线和零线的标识来便于后续开展巡线以及负荷计算等工作。

4.2合理分布负荷

首先是针对居民侧需要对三个用电高峰时期、非用电高峰期的家用电器大负荷进行均匀分配，以及做好对长期外务工人员的负荷进行均匀分配，确保居民侧三相区域平衡。然后是针对动力侧来说，在合理分开动力和照明的同时，按照先分布三相电动机。在金相单相电动机分布的方式来进行动力客户使用电动机的均匀分布。还要与客户山顶来错开早中晚三个用电高峰期使用。最后就是针对新增用电客户，需要在实地勘测之后通过合理计算来对线路接入进行选择和记录。

此外还可以通过无功补偿装置的设置来对不平衡电流进行调整。或者是进行换相开关装置其和三相断相保护器的设置，以及做好对配电线路中三相四线电流的实时测量和监视。

5结语

由于目前农村地区的负荷分配设计存在问题，而且没有做好实时监测和实地勘测等工作，存在变压器等不符合用电负荷要求等现象，增加了农村配变台区出现三相不平衡问题的概率，鉴于此问题所造成的严重危害，则需要在合理布线以及合理分布负荷的同时，对无功补偿装置、换相开关装置或者三相断相保护器等进行合理应用，在加强实时监测的同时，实现对农村配变三相不平衡问题的有效改善。

参考文献：

[1]丛猛.农网配电台区三相负荷不平衡控制方案研究[D].山东理工大学,2017.

[2]高甲勇.关于农村配电台区的智能化研究[D].山东大学,2014.