基于农村地区的三相负荷不平衡研究与治理

【摘 要】周口供电区属农业地区，农村人口众多，农村负荷所占比例较大。近年来，随着农民生活水平的提高，大功率家用电器逐渐进入各家各户，农村电网经常性出现三相负荷不平衡现象，且不平衡程度越来越严重，远远超出《架空配电线路及设备运行规定》第7.5.2条规定的15%及以下的限值，严重影响着农村电网运行的安全性和经济性。

【关键词】三相负荷不平衡 换相调节 无级差调节

由于家电下乡政策的影响和居民收入水平的提高，大功率家用电器在周口农村地区用户家中日趋普遍。受到同时率的影响，低压配电网的三相负荷不平衡问题越来越严重、越来越突出，三相负荷不平衡的产生也越来越随机。为解决三相负荷不平衡的问题，在周口供电区某1#台区和2#台区开展三相负荷不平衡的专项治理工作，以探究三相负荷不平衡的产生原因及最佳治理方案。

1 三相负荷不平衡度分析

1.1 三相负荷平衡的重要性

（1）三相负荷平衡是安全供电的基础。三相负荷不平衡，轻则降低线路和配电变压器的供电效率，重则会因重负荷相超载过多，可能造成某相导线烧断、开关烧坏甚至配电变压器单相烧毁等严重后果。

（2）三相负荷平衡才能保证用户的电能质量。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、小水泵易烧毁等问题。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、缩短电器使用寿命或损坏电器。对动力用户来说，三相电压不平衡，会引起电机过热现象。

（3）三相负荷保持平衡是节约能耗、降损降价的基础。三相负荷不平衡将产生不平衡电压，加大电压偏移，增大中性线电流，从而增大线路损耗。实践证明，一般情况下三相负荷不平衡可引起线损率升高2%-10%，三相负荷不平衡度若超过15%，则线损显著增加。

（4）只有三相阻抗平衡，才能保证低压漏电总保护良好运行，防止人身触电伤亡事故。

1.2 三相负荷不平衡度的相关规定及计算方法

根据《架空配电线路及设备运行规定》第7.5.2条规定，三相负荷不平衡度须保持在15%及以下。

目前，三相负荷不平衡度计算方法有两种，算法如下，本文采用第1种算法。

（1）（最大单相电流-最小单相电流）/三相平均电流；

（2）（最大单相电流-三相平均电流）/三相平均电流。

由于三相负荷不平衡度采集数据较多，这里只选取某1#台区和2#台区调节设备安装前后的部分数据进行分析研究。

2 某1#台区三相负荷不平衡度调节效果分析

2.1 调节原理

在某1#台区安装了基于三相负荷自动平衡智能台区系统，包括具有采集、编程和无线通讯网功能的独立式终端1台，在低压线分支点安装了具有相间负荷转换、电流、电压保护，剩余电流动作保护，采集器和编程、无线通讯网功能的永磁式智能换相型断路器8台。QWZL-XT相调型智能保护器，负荷出线为单相220V，自动检测电流并识别相序，当三相负荷不平衡度达到设定的阀值，自动将某一相高电流的开关切换到电流负荷小的开关上，使每一相上的电流达到平衡。

2.2 调节效果分析

该台区三相负荷平衡度调节前情况如表1。

从表1可以看出，调节前三相负荷不平衡度远远超过《架空配电线路及设备运行规定》第7.5.2条规定的15%及以下的限值，且不平衡度的变化没有规律，随机性很强。因此，三相负荷不平衡度现象亟待治理。

该台区三相负荷平衡度调节后情况如表2。

从表2可以看出，三相负荷不平衡度相比调节前大幅度下降，但因调节原理的限制，不能实现无极差平滑调节，调节后的三相负荷不平衡度仍可达到30%左右，不能满足《架空配电线路及设备运行规定》第7.5.2条规定的15%及以下的要求。

3 某2#台区三相负荷不平衡度调节效果分析

3.1 调节原理

三相负荷不平衡设备HLXPBF-0.4-150/4是基于电力电子技术的整流和逆变轮换理论，对于电网中的轻负荷相，通过整流电路，把能量从电网注入设备；对于重负荷相，通过有源逆变技术，把电能从设备回馈电网。在整个平衡过程中，整流和逆变同步进行。简单讲就是对于轻负荷相不平衡补偿设备相当于负载，对重负荷相不平衡补偿设备相当于电源。

3.2 调节效果分析

该台区三相负荷平衡度调节前后情况如表3。

注1：.2015-03-13 13：30：00之前数据为调节前三相负荷不平衡度情况；

注2：2015-03-13 13：30：00―2015-03-13 15：45：00为台区停电安装设备时间；

从表3可以看出，三相负荷不平衡度相比调节前大幅度下降，三相负荷不平衡度控制在了3%左右，调节后的三相负荷不平衡度较好的满足了《架空配电线路及设备运行规定》第7.5.2条规定的15%及以下的要求。

4 结语

（1）试点台区在调节前均存在三相负荷不平衡现象，且产生时随机性较大；两个试点台区调节前三相负荷不平衡度均严重超出了《架空配电线路及设备运行规定》第7.5.2条规定的15%及以下的限值，亟待治理。

（2）1#台区和2#台区安装的三相负荷不平衡调节设备均能使三相负荷不平衡度大幅下降，但因工作原理的不同，1#台区使用的QWZL-XT相调型智能漏电保护器调节后的三相负荷不平衡度离《架空配电线路及设备运行规定》第7.5.2条规定的15%及以下的要求仍有一定的差距，2#台区使用的不平衡调节设备HLXPBF-0.4-150/4调节后的三相负荷不平衡度则很好的满足了要求。

（3）这两台三相负荷调节装置的运行经验表明，每年可消除因人工停电换相所需的8个工作日的人工费和8小时左右的停电时间。减少了停电投诉风险，提高了供电可靠率。同时也降低了属于供电企业产权内的低压触电伤亡和设备事故的发生机率。

（4）三相负荷基本平衡后，总保的余电流动作特性大大提高，缩小了保护盲区。总（一）、中（二）级保护器的剩余电流动作保护功能全台区复盖，提高了稳定供电的可靠性。

作者简介：李品（1979―），男，河南周口人，大学本科，工程师，主要研究方向：电力系统分析、电力系统运行与控制。郎林（1988―），男，河南扶沟人，大学本科，助理工程师，主要研究方向：电力系统运行与控制。曹勇敢（1985―），男，河南周口人，硕士，工程师，主要研究方向：电力系统分析、电力系统运行与控制、继电保护。