淺談低壓三相用電負(fù)荷不平衡產(chǎn)生的危害及解決途徑

溫州市龍灣永強(qiáng)供電公司 孫 建

低壓三相四線(xiàn)制在我國(guó)配電網(wǎng)中有著廣泛的應(yīng)用。眾所周知，我國(guó)配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，覆蓋用戶(hù)范圍廣、類(lèi)型多，受多種因素影響，容易出現(xiàn)三相用電負(fù)荷不均衡現(xiàn)象，不僅導(dǎo)致電能資源的浪費(fèi)，而且給供電質(zhì)量產(chǎn)生較大影響，因此做好低壓三相用電負(fù)荷不均衡的研究與預(yù)防，是當(dāng)前供電部門(mén)工作的重點(diǎn)。本文分析低壓三相用電負(fù)荷不平衡產(chǎn)生的危害以及引發(fā)三相用電負(fù)荷不平衡的原因，提出相關(guān)的解決途徑，以供參考。

三相電是由三個(gè)繞組的三相發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的頻率、幅值相等，相位互差120°的交流電。三相電供電是我國(guó)配電網(wǎng)中的主要供電形式，重要性不言而喻。三相電供電涉及很多的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，尤其如何做好三相電供電管理，避免電能損耗的同時(shí)，提高供電質(zhì)量，滿(mǎn)足人們的生產(chǎn)生活要求，需引起高度重視。

1 低壓三相用電負(fù)荷不平衡產(chǎn)生的危害

低壓三相用電供電中，容易受一些因素影響出現(xiàn)電流（電壓）幅值不一致，且其差超過(guò)規(guī)定范圍，即，三相用電負(fù)荷不平衡。三相用電負(fù)荷不均衡往往產(chǎn)生的危害較多，主要體現(xiàn)在以下方面：（1）增加電能損耗。眾所周知，導(dǎo)線(xiàn)是電能輸出的主要介質(zhì)，因其自身存在電阻，不可避免的產(chǎn)生損耗且損耗量和通過(guò)電流的平方成正比。實(shí)踐表明，三相電的電流平衡時(shí)電能的損耗最低，當(dāng)三相用量負(fù)荷不平衡時(shí)，會(huì)導(dǎo)致電能損耗的增加，而且越是不平衡造成的損耗越嚴(yán)重。若將每相的總阻抗Z記，當(dāng)其中一相電流為100A而其他兩相的電流為零時(shí)，總電能損耗達(dá)到了90000Z，而三相平衡時(shí)的損耗只是30000Z。兩者相差高達(dá)60000Z。（2）影響變壓器正常出力。配變變壓器是配電網(wǎng)中的重要電氣設(shè)備，其能否正常的出力關(guān)系者電能供應(yīng)能否正常的進(jìn)行。但配變變壓器的設(shè)計(jì)基于三相平衡，各相有著相同的額定容量，每相額定容量決定者配變變壓器的最大允許出力。當(dāng)三相負(fù)荷不平衡時(shí)，會(huì)導(dǎo)致配電變壓器出力的減少，三相越不平衡，配變變壓器出力的減少量就越大，影響其功率的正常輸出。另外，三相負(fù)荷不平衡會(huì)導(dǎo)致零序電流的產(chǎn)生，導(dǎo)致配電變壓器的鐵芯中形成零序磁通，引起電氣元件溫度的升高，增大配變變壓器損害機(jī)率。（3）增加供電安全隱患。三相負(fù)荷平衡能有效的降低各種不良狀況的出現(xiàn)，保證供電安全。若三相負(fù)荷不平衡會(huì)導(dǎo)致某一相嚴(yán)重超載，燒毀相線(xiàn)、開(kāi)關(guān)以及配變變壓器。（4）削弱電能供應(yīng)質(zhì)量。受三相用電不平衡的影響，三相的輸出電流產(chǎn)生較大差值，導(dǎo)致中性點(diǎn)漂移，各相電壓也因此發(fā)生變化，促使某一相電壓升高，進(jìn)而燒毀與該相相連的用電設(shè)備，嚴(yán)重者可能引發(fā)重大安全事故。而低電壓的一相因電壓較低，無(wú)法保證與之相連的電氣設(shè)備在額定功率下運(yùn)行，甚至無(wú)法正常使用。

2 低壓三相用電負(fù)荷不平衡引發(fā)原因

三相用電負(fù)荷不平衡，無(wú)論對(duì)電力部門(mén)還是對(duì)廣大用戶(hù)均是不利的，因此，為更好的解決低壓三相用電負(fù)荷不平衡問(wèn)題，電力部門(mén)應(yīng)認(rèn)真分析引起三相用電負(fù)荷不平衡的原因，以采取針對(duì)性解決對(duì)策。

研究發(fā)現(xiàn)，造成三相用電負(fù)荷不平衡主要有以下因素引起：（1）用電接線(xiàn)原因。在低壓臺(tái)區(qū)規(guī)劃以及管理過(guò)程中，對(duì)用戶(hù)的用電數(shù)量、用量規(guī)律調(diào)查不到位，把握不準(zhǔn)確，在接線(xiàn)的過(guò)程中缺乏三相均衡的考慮，引起三相負(fù)荷不平衡。（2）用電時(shí)段原因。在不同的時(shí)段人們生產(chǎn)生活用電存在一定的差異。這一差異會(huì)引起三相負(fù)荷不平衡現(xiàn)象。如在白天負(fù)荷基本平衡，但晚上生活用電量會(huì)顯著增加，引發(fā)三相負(fù)荷不平衡現(xiàn)象。（3）季節(jié)原因。三相負(fù)荷不平衡還受到季節(jié)性影響，尤其當(dāng)農(nóng)忙以及夏季人們的用電量較多，也容易出現(xiàn)三相負(fù)荷不平衡情況。

3 低壓三相用電負(fù)荷不平衡的解決途徑

為預(yù)防低壓三相用電負(fù)荷不平衡的問(wèn)題，電力部門(mén)應(yīng)做好工作總結(jié)，從工作中吸取經(jīng)驗(yàn)、教訓(xùn)，積極采取針對(duì)性防范舉措。同時(shí)，提高相關(guān)技術(shù)應(yīng)用意識(shí)，關(guān)注三相用電負(fù)荷平衡技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，了解市場(chǎng)上出現(xiàn)的三相用電負(fù)荷平衡技術(shù)，并結(jié)合工作實(shí)際積極應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)對(duì)三相用電負(fù)荷的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與調(diào)整。

3.1 做好用電接線(xiàn)規(guī)劃

為更好的解決低壓三相用電負(fù)荷不平衡問(wèn)題，電力部門(mén)應(yīng)做好用電接線(xiàn)規(guī)劃，針對(duì)新增負(fù)荷應(yīng)做好以下工作：首先，做好充分的準(zhǔn)備工作。電力部門(mén)應(yīng)認(rèn)真收集用戶(hù)基礎(chǔ)資料，掌握用戶(hù)用電類(lèi)型以及用電規(guī)律，了解哪些時(shí)段負(fù)荷過(guò)多，哪些時(shí)段用電較少，結(jié)合工作經(jīng)驗(yàn)對(duì)應(yīng)用戶(hù)用電類(lèi)型的用電規(guī)律加以預(yù)測(cè)與評(píng)估，將三相用電負(fù)荷平衡考慮在內(nèi)，盡量不使用二線(xiàn)制，為后期用電負(fù)荷的調(diào)整做好鋪墊。其次，在正式接線(xiàn)之前應(yīng)做好配電網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃，要求技術(shù)專(zhuān)家制定科學(xué)合理的接線(xiàn)方案，對(duì)供電區(qū)域進(jìn)行科學(xué)合理的劃分，將供電半徑、容量控制在一定范圍內(nèi)，尤其應(yīng)將配變變壓器安裝在負(fù)荷中心。最后，完成新用電負(fù)荷接線(xiàn)后，電力部門(mén)技術(shù)人員還應(yīng)做好用戶(hù)用電負(fù)荷的統(tǒng)計(jì)與分析，對(duì)比實(shí)際用電負(fù)荷與預(yù)測(cè)負(fù)荷是否存在較大差距，線(xiàn)路損耗是否嚴(yán)重等，在明確原因的基礎(chǔ)上，及時(shí)做好細(xì)節(jié)上的優(yōu)化與調(diào)整。

3.2 注重優(yōu)化現(xiàn)有線(xiàn)路

為有效的降低三相不平衡引發(fā)的危害，電力部門(mén)應(yīng)積極推進(jìn)配電網(wǎng)絡(luò)改革，做好現(xiàn)有配電網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化。一方面，做好轄區(qū)內(nèi)現(xiàn)有配電線(xiàn)路三相用電負(fù)荷的檢測(cè)，掌握三相用電負(fù)荷不平衡嚴(yán)重程度，及時(shí)制定相關(guān)的線(xiàn)路改造舉措，通過(guò)對(duì)原有線(xiàn)路的改造，確保均衡的分配到各相上，將三相用電負(fù)荷不平衡造成的危害降到最低。如針對(duì)一些TN-C的電壓配電網(wǎng)絡(luò)可將其零線(xiàn)做多點(diǎn)接地處理，減小其電能損耗，防止因三相負(fù)荷不均衡導(dǎo)致的各種安全事故的發(fā)生。針對(duì)TT系統(tǒng)配電網(wǎng)絡(luò)既要保證其中性線(xiàn)牢固接地，又要嚴(yán)格控制其接地電阻，確保負(fù)荷均勻分布。另一方面，做好線(xiàn)路的監(jiān)測(cè)與管理。管理工作中將三相用電負(fù)荷平衡情況的監(jiān)測(cè)納入管理工作的重點(diǎn)。既要做好施工中的監(jiān)督，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)方案，進(jìn)行三相電路的接入操作。同時(shí)，管理工作中，要求技術(shù)人員具備良好的責(zé)任心，認(rèn)真做好三相用電負(fù)荷監(jiān)視，一旦發(fā)現(xiàn)三相用電負(fù)荷之間的差值超過(guò)允許范圍，應(yīng)認(rèn)真分析原因，及時(shí)要求技術(shù)人員處理，及時(shí)的消除引起三相用電負(fù)荷的不良因素。

3.3 應(yīng)用三相平衡技術(shù)

為實(shí)現(xiàn)對(duì)三相用電負(fù)荷不平衡情況的有效調(diào)整，電力部門(mén)應(yīng)注重技術(shù)革新，充分把握三相用電負(fù)荷平衡技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，根據(jù)實(shí)際情況注重安裝負(fù)載補(bǔ)償裝置，不斷提高三相用電負(fù)荷平衡水平。如可考慮使用靜止無(wú)功器、有源濾波器等產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)無(wú)功補(bǔ)償，促進(jìn)功率因數(shù)提升的同時(shí)，均衡三相的電流。產(chǎn)品的工作原理為：外接電流互感器（CT）負(fù)責(zé)電流信息的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并將監(jiān)測(cè)信息傳輸給DSP數(shù)字控制處理器，而后促使其內(nèi)部系統(tǒng)響應(yīng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)三相電流的轉(zhuǎn)移，使三相負(fù)荷維持在平衡狀態(tài)。如三相負(fù)載的電流值分別為15A、20A、25A出現(xiàn)了不平衡現(xiàn)象，CT會(huì)將對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)采集，并傳輸給內(nèi)部控制器。內(nèi)部控制器經(jīng)過(guò)計(jì)算會(huì)得出三相平衡時(shí)每一相的電流值為20A。而后驅(qū)動(dòng)電路使得電流高的一相將5A的電流流入靜止無(wú)功器，靜止無(wú)功器向電流低的一相流入5A，如此三相的電流達(dá)到平衡。期間靜止無(wú)功器發(fā)揮對(duì)電流重新分配的作用，而且僅消耗非常低的電能。應(yīng)用三相平衡技術(shù)時(shí)，電力部門(mén)應(yīng)結(jié)合工作實(shí)際，做好相關(guān)三相平衡技術(shù)的應(yīng)用研究，將相關(guān)裝置安裝到配電網(wǎng)中的合適位置。

總結(jié)：當(dāng)前電能在人們的生產(chǎn)生活中扮演著不可或缺的重要角色。為保證電能的安全、穩(wěn)定供應(yīng)，電力部門(mén)工作中應(yīng)提高認(rèn)識(shí)，深刻認(rèn)識(shí)到三相用電負(fù)荷不平衡帶來(lái)的危害，做好三相用電負(fù)荷不平衡現(xiàn)象的研究，找到引起三相用電負(fù)荷不平衡的引發(fā)原因。同時(shí)，注重在新負(fù)荷接入環(huán)節(jié)、配電網(wǎng)改造環(huán)節(jié)，做好調(diào)查研究，保證各相接入負(fù)荷的均衡性，尤其應(yīng)注重三相用電負(fù)荷平衡技術(shù)的應(yīng)用，通過(guò)安裝專(zhuān)門(mén)的裝置，實(shí)現(xiàn)對(duì)配電網(wǎng)三相電流的監(jiān)測(cè)與調(diào)整。