低压配网三相不平衡运行的影响及治理

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　　【摘  要】随着社会的高速发展，家用大功率电器使用的越来越多，由于负荷的增加，极易导致三相负荷变得不平衡，给实际电网的运 行以及维护等带来问题。本次论文针对三相不平衡系统形成的原因、极易导致的问题以及预防措施进行了逐步分析，希望能给以后的生 产生活带来便利，降低风险。
　　【关键词】低压配网;三相不平衡;影响;治理
　　一、引言
　　所谓三相平衡系统又叫做对称系统是指三相电的电压以及电流有 同样的幅值同时相位存在一百二十度的差值。与之相反的是，如果电路 中含有任何一个条件情况变化，该系统就变成了三相不平衡系统又称 不对称系统。当前电路中使用最多的就是三相变压器，低压电网不同于 普通电网，不能够使用三相变压器而应该使用单相式负荷。随着社会的 高速发展，家用大功率电器使用的越来越多，由于负荷的增加，极易导 致三相负荷变得不平衡，给实际电网的运行以及维护等带来问题。本次 论文针对三相不平衡系统形成的原因、极易导致的问题以及预防措施 进行了逐步分析，希望能给以后的生产生活带来便利，降低风险。
　　二、低压配网中三相不平衡的影响分析
　　2.1 影响电能质量
　　（1）对供电电能质量的影响。三相负荷不平衡系统在实际使用过程 中会对实际电能的提供带来问题，极易导致电能质量问题。首先极易出 现电荷分布不均衡情况，使得用户出现电能使用效率不高。
　　（2）对线路中性线的影响。低压配网三相不均衡极易对电路中的中 性线质量产生影响，只要出现中性线问题，就会改变线路中设备的串并 联方式，使得并联电路转换为串联电路。而原本串联的电路，电压大小 根据电路中的设备进行分配电压，电阻值越大所分担的电压越大，电阻 值越小分担的电压越小。若电路中的电压或者电流超过额定电流电压 就会对用电器产生损坏，会导致电网问题影响实际电路的运行。
　　2.2 影响供电设备运行 低压配网中若出现三相不均衡的情况肯定会导致部分用电器的电 压出现明显增大的情况，同时会高于两相，若长时间在该情况下就会导 致温度过高进而引发火灾等问题，同时长时间处于高电压的情况下也 会降低设备的使用年限，为后期的设备维修护理等带来麻烦。
　　2.3 造成线路损耗 当前，配网中使用的多为铝合金材料，由于材料铝相对于其他物质 而言电阻系数要低，有较为优越的性价比。但是如果在实际线路配网中 大量的使用铝，电路过长就会使得线路损耗严重，影响电能的输送。如 果使用的电路为低压配网三相不均衡电路由于部分电压被中性线占据 就会导致电路损耗，由于中性线是由一定的电阻值的，所以实际使用中 会产生一定量的损耗。低压配电线路中使用三相系统，若电负荷为纯电 阻，它通过导线相连。每一根导线的电阻值 3Ω，中性线也存在电阻其 电阻值与普通导线一样，经过计算得每一根导线的电流为 50A，20A，20A，中性线的电流视为 60A，通过公式 P=I2 R 计算得每根导 线的 P1=7500KW，P2=2400KW，P3=10800KW，則电路中的总功率为 20700KW。若将低压配网的三相网络均看作均衡状态，则每一根电线 的电流都视为 30A，根据公式 P=I 2 R，得到总功率的损耗为 8100KW。通过上述计算低压配网三相均衡电路的损耗量要低于不均衡电路，总功率可以低 12600KW。通过上述分析低压网络的三相电路更为不平 衡，在很大程度上会大大增加线路损耗，不利于电网的运行以及利润的 增加。通过上述分析，低压配网三相系统的平衡性对输电线路中的电量 以及线路中的损失量都有明显的影响，所以在实际应用过程中，应该不 断更新技术，在最大程度上降低损耗，提高经济效益。
　　三、低压配网中三相不平衡产生原因分析
　　3.1 家庭单相负荷用电增加 随着社会的不断发展人们生活水平的提高，家用电器的使用量逐 渐增加，耗电量会有大幅度的提升，目前家庭用电多数为单相负荷。低 压配网多数为三相四线的方式，在实际电网的应用中单相平衡并不在 三相电中，所以会使得电路中的两相电超负荷运行，尤其是遇到用电高 峰期，这种情况会更加严重。
　　3.2 城区低压线路改造被忽视 随着国家加大对电网的调节与改造，尤其是针对 10KV网架建构 与完善的问题上，国家加大力度对其进行调节，但是这就在一定程度上 忽视了城市中的低压电路的改造，特别是三相四线的供电模式，支路所 使用的是单相电网，这在极大程度上导致了低压电路不平衡三相负荷 的出现。
　　3.3 低压表计和低压线路在改造方面存在不同步现象 在进行低压电网的改造过程中，低压表计和低压线路不同步改造 的问题是难以避免的，极有可能出现将低压线路改成三相四线供电的 情况。但是，就其实际应用来看低压表计的供电形式依然采用的是传统 供电形式，如果将电压表计改造成为了三相供电的形式，就会依旧采用 传统的单相供电形式，这就会出现低压配网不平衡负荷的问题，使得工 程改造问题难以真正取得实效。
　　四、低压配网三相不平衡运行优化策略
　　4.1 加强台区负荷管理 在配变台区规划设计环节，应严格审查用户申报资料，做好用户数 量、负荷大小、负荷性质等统计分析工作，根据调研资料和数据，确定配 变台区的布局位置和出线方式;建立负荷相序分配表，将各类用电性质 的用户按照负荷大小均匀分配，从源头上抑制配电变压器三相不平衡。在配变台区日常运维环节，应加强配变三相不平衡监测和相序调整工 作，针对运行中三相不平衡超标的配变，定期开展人工换相工作，配变 负荷在线监测数据应包含多个时刻的负荷数据，选取的监测时刻应具 有代表性，反映出用户的负荷特征，通过对负荷数据进行优化决策计 算，获得最佳换相调整方案
　　4.2相序平衡优化算法是基于配电网的负荷信 息，建立数学模型，并求解最佳负荷相序调整方案 的算法。通过对各个用户的负荷情况进行检测，并将其投入合适的相别，则可实现低压配电网三 相负荷的平衡。很多学者，通过对负荷特征的分 析，建立了基于换相装置的数学模型，提出来如粒 子群 算 法[32-34]、遗 传 算 法[35-37]、模 拟 结 晶 算 法[38]、专家系统[39]、生物地理学优化算法[40]、免 疫算法[41]、模拟退火算法[42]、模糊 C 均值聚类算 法[43]等。上
　　五、结束语
　　根据负荷的所在相 别、负荷大小以及负荷的空间位置等信息，以三相 负荷不平衡度、网络线损、换相次数等为目标函数 或约束条件，建立数学模型。利用优化算法寻找 最佳负荷配置方案，并通过换相装置来对负荷或 线路进行换相调整，从而降低配电网的三相负荷 不平衡度。
　　结语
　　由于低压配电网三相负荷不平衡会对电网 的安全、稳定运行构成危害并降低电网的经济 效益，对现有治理方案分“负荷补偿”和“相序 平衡”两大类分别进行了较为全面的原理性介 绍，并针对目前新出现的基于换相装置的负荷 不平衡解决方案作详细介绍。最 后 指 出 研 究 适用于居民用户负荷的低成本换相装置是未 来解决低压配电网三相负荷不平衡问题的重 要研究方向。
　　参考文献：
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　　[2] 潘本仁，于侃胜，陈首昆，等. 配电变压器三相不平 衡分析及研究综述[J]. 江西电力，2015（5）：63-65.
　　[3] 蒋浩，王淼. 三相负荷不平衡对低压网损影响的分 析[J]. 供用电，2018，25（3）：68-70.
　　（作者单位：无锡三新供电服务有限公司硕放业务所）
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