詳解低壓電網(wǎng)三相不平衡問(wèn)題

1、低壓電網(wǎng)三相不平衡問(wèn)題作者: 孫國(guó)學(xué) 單位: 薛家灣供電局 2007-4-3 11:55:00近年來(lái)，由于城農(nóng)網(wǎng)改造及加強(qiáng)供用電管理，使供電企業(yè)的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益有了明顯提高。但一些單位在加強(qiáng)管理、降損節(jié)能的同時(shí)，只看到了許多表面化現(xiàn)象，而對(duì)有關(guān)技術(shù)改進(jìn)方面缺少足夠的重視。低壓電網(wǎng)的三相平衡一直就是困擾供電單位的主要問(wèn)題之一，低壓電網(wǎng)大多是經(jīng)1004KV變壓器降壓后，以三相四線制向用戶供電，是三相生產(chǎn)用電與單相負(fù)載混合用電的供電網(wǎng)絡(luò)。在裝接單相用戶時(shí)，供電部門(mén)應(yīng)該將單相負(fù)載均衡地分接在A、B、C三相上。但在實(shí)際工作及運(yùn)行中，線路的標(biāo)志、接電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(fù)載

2、的接入以及單相負(fù)載用電的不同時(shí)性等，都造成了三相負(fù)載的不平衡。低壓電網(wǎng)若在三相負(fù)荷不平衡度較大情況下運(yùn)行，將會(huì)給低壓電網(wǎng)與電氣設(shè)備造成不良影響。一、低壓電網(wǎng)三相平衡的重要性1三相負(fù)荷平衡是安全供電的基礎(chǔ)。三相負(fù)荷不平衡，輕則降低線路和配電變壓器的供電效率，重則會(huì)因重負(fù)荷相超載過(guò)多，可能造成某相導(dǎo)線燒斷、開(kāi)關(guān)燒壞甚至配電變壓器單相燒毀等嚴(yán)重后果。2三相負(fù)荷平衡才能保證用戶的電能質(zhì)量。三相負(fù)荷嚴(yán)重不對(duì)稱，中性點(diǎn)電位就會(huì)發(fā)生偏移，線路壓降和功率損失就會(huì)大大增加。接在重負(fù)荷相的單相用戶易出現(xiàn)電壓偏低，電燈不亮、電器效能降低、小水泵易燒毀等問(wèn)題。而接在輕負(fù)荷相的單相用戶易出現(xiàn)電壓偏高，可能造成電器絕緣擊

3、穿、縮短電器使用壽命或損壞電器。對(duì)動(dòng)力用戶來(lái)說(shuō)，三相電壓不平衡，會(huì)引起電機(jī)過(guò)熱現(xiàn)象。3三相負(fù)荷保持平衡是節(jié)約能耗、降損降價(jià)的基礎(chǔ)。三相負(fù)荷不平衡將產(chǎn)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(shí)踐證明，一般情況下三相負(fù)荷不平衡可引起線損率升高2-10，三相負(fù)荷不平衡度若超過(guò)10，則線損顯著增加。有關(guān)規(guī)程規(guī)定：配電變壓器出口處的負(fù)荷電流不平衡度應(yīng)小于10，中性線電流不應(yīng)超過(guò)低壓側(cè)額定電流的25，低壓主干線及主要分支線的首端電流不平衡度應(yīng)小于20。通過(guò)電網(wǎng)技術(shù)改造，要真正使低壓電網(wǎng)線損達(dá)到12以下，上述指標(biāo)只能緊縮，不能放大。4只有三相阻抗平衡，才能保證低壓漏電總保護(hù)良好運(yùn)行，防

4、止人身觸電傷亡事故。二、三相負(fù)載不平衡的影響1增加線路的電能損耗。在三相四線制供電網(wǎng)絡(luò)中，電流通過(guò)線路導(dǎo)線時(shí)，因存在阻抗必將產(chǎn)生電能損耗，其損耗與通過(guò)電流的平方成正比。當(dāng)?shù)蛪弘娋W(wǎng)以三相四線制供電時(shí)，由于有單相負(fù)載存在，造成三相負(fù)載不平衡在所難免。當(dāng)三相負(fù)載不平衡運(yùn)行時(shí)，中性線即有電流通過(guò)。這樣不但相線有損耗，而且中性線也產(chǎn)生損耗，從而增加了電網(wǎng)線路的損耗。2增加配電變壓器的電能損耗。配電變壓器是低壓電網(wǎng)的供電主設(shè)備，當(dāng)其在三相負(fù)載不平衡工況下運(yùn)行時(shí)，將會(huì)造成配變損耗的增加。因?yàn)榕渥兊墓β蕮p耗是隨負(fù)載的不平衡度而變化的。3配變出力減少。配變?cè)O(shè)計(jì)時(shí)，其繞組結(jié)構(gòu)是按負(fù)載平衡運(yùn)行工況設(shè)計(jì)的，其繞組性能

5、基本一致，各相額定容量相等。配變的最大允許出力要受到每相額定容量的限制。假如當(dāng)配變處于三相負(fù)載不平衡工況下運(yùn)行，負(fù)載輕的一相就有富余容量，從而使配變的出力減少。其出力減少程度與三相負(fù)載的不平衡度有關(guān)。三相負(fù)載不平衡越大，配變出力減少越多。為此，配變?cè)谌嘭?fù)載不平衡時(shí)運(yùn)行，其輸出的容量就無(wú)法達(dá)到額定值，其備用容量亦相應(yīng)減少，過(guò)載能力也降低。假如配變?cè)谶^(guò)載工況下運(yùn)行，即極易引發(fā)配變發(fā)熱，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)斐膳渥儫龘p。4配變產(chǎn)生零序電流。配變?cè)谌嘭?fù)載不平衡工況下運(yùn)行，將產(chǎn)生零序電流，該電流將隨三相負(fù)載不平衡的程度而變化，不平衡度越大，則零序電流也越大。運(yùn)行中的配變?nèi)舸嬖诹阈螂娏?，則其鐵芯中將產(chǎn)生零序磁

6、通。(高壓側(cè)沒(méi)有零序電流)這迫使零序磁通只能以油箱壁及鋼構(gòu)件作為通道通過(guò)，而鋼構(gòu)件的導(dǎo)磁率較低，零序電流通過(guò)鋼構(gòu)件時(shí)，即要產(chǎn)生磁滯和渦流損耗，從而使配變的鋼構(gòu)件局部溫度升高發(fā)熱。配變的繞組絕緣因過(guò)熱而加快老化，導(dǎo)致設(shè)備壽命降低。同時(shí)，零序電流的存也會(huì)增加配變的損耗。5影響用電設(shè)備的安全運(yùn)行。配變是根據(jù)三相負(fù)載平衡運(yùn)行工況設(shè)計(jì)的，其每相繞組的電阻、漏抗和激磁阻抗基本一致。當(dāng)配變?cè)谌嘭?fù)載平衡時(shí)運(yùn)行，其三相電流基本相等，配變內(nèi)部每相壓降也基本相同，則配變輸出的三相電壓也是平衡的。假如配變?cè)谌嘭?fù)載不平衡時(shí)運(yùn)行，其各相輸出電流就不相等，其配變內(nèi)部三相壓降就不相等，這必將導(dǎo)致配變輸出電壓三相不平衡。同

7、時(shí)，配變?cè)谌嘭?fù)載不平衡時(shí)運(yùn)行，三相輸出電流不一樣，而中性線就會(huì)有電流通過(guò)。因而使中性線產(chǎn)生阻抗壓降，從而導(dǎo)致中性點(diǎn)漂移，致使各相相電壓發(fā)生變化。負(fù)載重的一相電壓降低，而負(fù)載輕的一相電壓升高。在電壓不平衡狀況下供電，即容易造成電壓高的一相接帶的用戶用電設(shè)備燒壞，而電壓低的一相接帶的用戶用電設(shè)備則可能無(wú)法使用。所以三相負(fù)載不平衡運(yùn)行時(shí)，將嚴(yán)重危及用電設(shè)備的安全運(yùn)行。6電動(dòng)機(jī)效率降低。配變?cè)谌嘭?fù)載不平衡工況下運(yùn)行，將引起輸出電壓三相不平衡。由于不平衡電壓存在著正序、負(fù)序、零序三個(gè)電壓分量，當(dāng)這種不平衡的電壓輸入電動(dòng)機(jī)后，負(fù)序電壓產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與正序電壓產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相反，起到制動(dòng)作用。但由于正序磁

8、場(chǎng)比負(fù)序磁場(chǎng)要強(qiáng)得多，電動(dòng)機(jī)仍按正序磁場(chǎng)方向轉(zhuǎn)動(dòng)。而由于負(fù)序磁場(chǎng)的制動(dòng)作用，必將引起電動(dòng)機(jī)輸出功率減少，從而導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)效率降低。同時(shí)，電動(dòng)機(jī)的溫升和無(wú)功損耗，也將隨三相電壓的不平衡度而增大。所以電動(dòng)機(jī)在三相電壓不平衡狀況下運(yùn)行，是非常不經(jīng)濟(jì)和不安全的。三、如何實(shí)現(xiàn)三相負(fù)載平衡綜上所述，調(diào)整三相負(fù)載使之趨于平衡，這是無(wú)需增加設(shè)備投資的最佳降損措施。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(shí)要減少單相負(fù)載接戶線的總長(zhǎng)度。如果單相用戶功率因數(shù)較低，就應(yīng)進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償。也可以裝置三相斷相保護(hù)器，當(dāng)任何一相斷相時(shí)，能立即切斷電源以消除三相不平衡。實(shí)際中，每相的用電負(fù)荷比較直觀：動(dòng)

9、力線路三相平衡，而單相用戶負(fù)荷有較大差異。每相的對(duì)地阻抗又由什么決定呢?三相動(dòng)力線路一般質(zhì)量較好，對(duì)地絕緣阻抗較高；而涉及到職明等單相負(fù)荷則用電線路情況復(fù)雜、質(zhì)量低劣、絕緣程度差，使該相的對(duì)地阻抗顯著降低，且用電戶數(shù)越多，線路越密雜，則絕緣程度越差，使接帶該類用戶多相的對(duì)地阻抗降低越顯著。因此，在正常漏電(總漏電電流由各處微小的漏電流匯集組成)情況下，每相對(duì)地阻抗的高低主要由接在該相上的單相負(fù)荷用電戶的多少來(lái)決定。因此，只要把單相負(fù)荷用電戶均衡地分配到三相上，就能實(shí)現(xiàn)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(lái)每相接單相負(fù)荷用戶總數(shù)的三分之一，而是要把其中用電負(fù)荷、漏電情況在同一等級(jí)

10、的用戶也均衡地分配到三相上。例如，某村單相用戶，其中用電水平一般戶，負(fù)荷較小，日用電時(shí)間較短，線路質(zhì)量較差；用電水平較高戶，負(fù)荷較大，日用電時(shí)間較長(zhǎng)，線路質(zhì)量較好；地埋線戶，泄露電流較大，則每相上應(yīng)盡量接這三類用戶的各三分之一。具體實(shí)施為(1)從公用變出線至進(jìn)戶表電源側(cè)的低壓干線、分支線應(yīng)盡量采用三相四線制，減少迂回，避免交叉跨越。(2)無(wú)論架空或電纜線路，相線與零線應(yīng)按A、B、C、O采用不同顏色的導(dǎo)線或標(biāo)識(shí)，并按一定順序排列。(3)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(fù)荷用電戶統(tǒng)一規(guī)劃，均衡地分配到低壓線路的三相上，并記錄在冊(cè)。下線集表施工時(shí)要查對(duì)無(wú)誤。表箱編號(hào)要注明相位，如“*線路A相*號(hào)”。(4)下線集表完工后，要看一下低壓電網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行三相負(fù)載是否在平衡度范圍內(nèi)，必要時(shí)可做些調(diào)整。(5)在以后發(fā)展用戶或變更用戶時(shí)，要顧及三相平衡問(wèn)題，在實(shí)際工作中形成常態(tài)機(jī)制，不斷完善提高。沒(méi)有絕對(duì)的平衡，