探讨三相不平衡的危害和治理方法

林润鹏刘立根梅逸之张宏深代飞

摘要：三相不平衡是指在电力系统中三相电流（或电压）幅值不一致，且幅值差超过规定范围。各相负载分布不均、单相负载用电的不同时性、以及单相大功率负载接入是导致三相不平衡的主要原因。由于城市民用电网及农用电网中存在大量单相负载，使得当今三相不平衡现象普遍存在且尤为严重。治理和解决三相不平衡问题是大势所趋，是创建节能减排节约型社会的重要技术组成部分

关键词：三相不平衡；危害；治理方法

引言:目前，在广大的城乡中广泛地使用配电变压器将10kV变压后以380／220V的三相四线制系统向用户供电。由于用户的多种不一样的特点，在生产、生活用电中，配电变压器所供应的用户的用电特点不同，加上负载变化大等因素，配电变压器在运行中常出现三相负载不平衡的情况。本文主要介绍三相不平衡对电力系统造成的几点危害再提出一种典型的治理三相不平衡的方法。

1.三相不平衡对电力系统造成的危害和现状分析

1.1增加线路及配电变压器电能损耗

在三相四线制供电网络中，因存在阻抗必将产生电能损耗，其损耗与通过电流的平方成正比，当电流三相平衡的时候，系统的电能损耗最小。

设某系统的三相线路、变压器绕组每相的总阻抗为（暂不记中性线），当三相电流平衡时，=100A，=100A,=1OOA,则

总损耗=100²+100²+100²=30000。

三相电流不平衡时，50A，=100A,=15OA,则

总损耗=50²+100²+150²=35000。比平衡状态的损耗增加了17%。

当在最严重的情况下，=0A，=0A,=30OA，则；

总损耗=300²Z=90000Z。比平衡状态的损耗增加了3倍。

1.2降低配变变压器出力以及增加铁损

三配电变压器长期处于三相不平衡运行状态将会增加线路及变压器的铜损，增加变压器的铁损，降低变压器的寿命,增加变压器的损耗,同时导致一系列诸如电网电压下降、闪变、功率因数低、线路损耗增加一系列问题。

1.3影响用户用电质量

当三相负荷严重不对称，中性点电位就会发生偏移，线路压降和功率损失就会大大增加。接在重负荷相的单相用户易出现电压偏低，电灯不亮、电器效能降低等问题。而接在轻负荷相的单相用户易出现电压偏高，可能造成电器绝缘击穿、缩短电器寿命或损坏电器。对动力用户来说，三相电压不平衡，会引起电机过热现象。

1.4影响用电设备的安全运行

运行中的变压器中性点电流不得超过变压器低压侧额定电流的25％．变压器内中性点连接导体是以25％额定电流设计的．当变压器负荷三相极不衡时，中性点连接导体流过电流远大于额定电流，这样会导致中性点连接导体发热烧断而引发事故。

1.5影响电能计量影响

根据对称分量法，三相不平衡电流可以分解为三相平衡的正序、负序、和零序三个分量。负序和零序电流分量的存在必然会对计量仪表的精度产生影响。即使在高压侧，虽然零序电流在变压器内环流，不会向系统传递，但负序电流分量可以豪无阻碍地向系统传递，因此仍然会对计量仪表的精度产生影响。

2一种典型的三相不平衡治理方法的探讨

2.1三相不平衡治理系统的原理分析

通过分析三相不平衡的根本三相不平衡治理原理分析原因实质上就是负荷网络不对称造成的，只要将负荷网络对称化，就可以使变压器对称运行。变压器不对称的三相负荷电流可采用对称分量法分解为正序、负序和零序三组对称分量，如果消除掉负序和零序，三相电流就会对称，但实施较为困难，需额外增加电力电子器件。实际上，在低压配电网特别是农网中，由于配电变压器众多，在每台变压器端安装负荷调补网络设备并不现实，而且在某些特定的情况下，如配电网中负荷较稳定，但由于早期线路规划不周造成三相负荷分配不平衡的问题，并不需要对三相负荷进行经常性的快速调整，往往只需调整一次便可以保证较长时间的三相平衡。因此，通常采取将造成三相不平衡的单相负荷断电后，投切到另一相的方式来调整三相负荷平衡。

2.2三相不平衡治理系统的基本方法

采用新型智能三相不平衡治理系统利用带电换相装置来完成三相负荷自动平衡调整，带电换相装置接线示意图如下图1所示，换相装置接入A、B、C三相电压，通过内部转换机构仅提供某一单相给负荷使用，当配变出现三相不平衡时带电换相装置接收指令进行换相以达到负荷平衡的目的。

在配电变侧安装一套台区配变智能终端，通过配变智能终端实时监测配电变压器的运行工况，在三相负荷不平衡越限的情况下，配变智能终端采集配电变压器低压侧三相电流计算三相不平衡率(相电流的最大值减最小值与最大值的比值即），同时实时与所有智能换相开关通讯获取每个支路的当前电流。在三相负荷不平衡越限的情况下，配变智能终端选择性地遥控终端负荷的智能换相开关，将挂在重载相别的负荷，切换到轻载相别，以达到负荷平衡的目的。智能换相开关在规定时间内完成换相，同时将新的相别接入信息将上送配变智能终端。此时配变智能终端的换相控制策略模块，结合切换后的负荷情况，复核负荷切换后的三相负荷平衡状态，并形成反馈加修正机制，最终达到负荷侧的三相负荷平衡。其原理示意图如下图1所示

图1

3结束语

本文主要分析了三相不平衡对电力系统用电的危害以及探讨了一种典型的治理三相不平衡的方法，通过对本文的阅读能引起电力部门对三相不平衡治理的重视，节能降损，提高用电质量。

参考文献：

[1]中国电力工业部．电力变压器运行规程[M]．北京：清华大学出版社，2005．