1、三相負荷不平衡的原因及危害 摘 要 低壓電網三相負荷可能因多種原因，導致不平衡，甚至不平衡度非常嚴重。三相負荷不平衡對低壓電網、配電變壓器、610kV高壓線路均造成危害，對供電企業安全供電降低線損、用戶安全用電影響較大。 關鍵詞低壓電網、三相負荷不平衡、安全供電、降低線損 1引言農網改造中采取了諸如配電變壓器放置在負荷中心，增添配電變壓器數量，縮短供電半徑，加大導線直徑，增加低壓線路，用電戶電能表集中安裝等措施，極大地改變了農村低壓電網狀況，給我們建造了一個好的電網“硬件”。但若“軟件”配套不好，尤其是三相負荷不平衡，則不能挖掘出這個好“硬件”的內部潛力，致使低壓電網的可靠性和穩定性差，線損率

2、較高。 2三相負荷不平衡的原因 低壓電網三相負荷失衡有以下數種原因：（1）低壓電網三相負荷不平衡要增加損耗，雖然是是早已被提出來了的。但在農網改造前，由于農村低壓電網不在電業部門的必管范圍，設備線路狀況極差，線損很高，收不夠上繳電費就漲電價，即線損水平雖高但降損的壓力不大。農村照明等單相負荷很小，只占總用電負荷的520左右，故雖進行過低壓整改，多是把配電變壓器移到負荷中心、改造低壓線路、整改戶內線路等。三相負荷不平衡由于是較次要的因素，沒有也不可能引起人們足夠注意，故實踐很少，亦不可能提出調平三相負荷的具體方法。（2） 農網改造由于規模大、任務重、時間緊，不可能面面俱到（如規劃調平三相負荷）；

3、加之改造資金有限，為了降低費用，架設了一定數量的單相兩線線路，尤其是低壓分支線路中，單相兩線線路占一定比例；還有在下戶線接火施工中，一些施工人員素質低，沒有三相負荷平衡的概念，施工中或隨意接單相負荷，或為了不接成380V，把單相負荷都接到中間兩根線上。這在一定程度上加重了三相不平衡度。（3） 運行管理中，農村低壓線路雖多為三相四線，但很多沒有注意到把單相負荷均衡的分配到三相上，也不知道該怎樣做才能均衡，造成某相或某兩相負荷過多。更有甚者，有些地方供電所部署對于只有單相負荷且量值較小的三相四線線路，停用兩根相線，只用單相兩線供電，加重了三相不平衡度。（4） 有的各相負荷看上去比較接近，各相電流也

4、較相近，但中性線電流卻很大，甚至超過最大相電流，這是因三相負荷的性質不同所引起的。如某三相四線供電線路，測得相電壓UA=UB=UC=220V，IA=IB=4A，IC=3.2A，IN=4.2A。 為了驗證IN的值，測得各相負荷的相位A=B=40，C=0，則ZA和ZB中必有一相為感性，一相為容性。設ZA 為感性， ZB為容性，向量圖如圖1所示。IAIB=2cos20IA=7.5（A）則IN =IAIBIC=4.3（A），理論計算和儀表測量結果基本吻合，說明中性線電流大確因三相負荷的性質不同所引起。（5） 近年來，農村經濟飛速發展，農民生活迅速提高，尤其是農網改造完成及“同網同價”實施后，農村家庭除

5、照明電器增多外，大量的中、高檔、大功率的家用電器進入尋常百姓家，例如電飯煲、電水壺、電炒鍋、電熱水器、電取暖器、小水泵等，單臺容量大多數在8002000kW，都是采用單相（220V）電源，單相負荷激增；而另一方面，隨著工業的發展，農村方便食品（如方便面、掛面）銷售量增多，農戶加工饅頭、面皮、米皮出售等新生事物紛紛涌現，農副業加工量減少，農村單相負荷已成為電力負荷的主要方面。據了解，現在一般農村單相負荷已占總負荷的70以上，富裕地方達到90以上，經濟較差的農村也占到5060。在單相負荷用電量極大增長的情況下，若不注意三相平衡，可能使低壓電網的三相不平衡度很大，電網技術狀況很差。3 三相負荷不平衡

6、的危害3.1 對配電變壓器的影響（1）三相負荷不平衡將增加變壓器的損耗：變壓器的損耗包括空載損耗和負荷損耗。正常情況下變壓器運行電壓基本不變，即空載損耗是一個恒量。而負荷損耗則隨變壓器運行負荷的變化而變化，且與負荷電流的平方成正比。當三相負荷不平衡運行時，變壓器的負荷損耗可看成三只單相變壓器的負荷損耗之和。從數學定理中我們知道：假設a、b、c 3個數都大于或等于零，那么a+b+c33abc。 當a=b=c時，代數和a+b+c取得最小值：a+b+c33abc。 因此我們可以假設變壓器的三相損耗分別為：QaIa2 R、Qb= Ib2 R 、Qc =Ic2 R，式中Ia、Ib、Ic分別為變壓器二次負

7、荷相電流，R為變壓器的相電阻。則變壓器的損耗表達式如下： Qa+Qb+Qc33（Ia2 R）（Ib2 R）（Ic2 R）由此可知，變壓器的在負荷不變的情況下，當Ia=Ib=Ic時，即三相負荷達到平衡時，變壓器的損耗最小。則變壓器損耗：當變壓器三相平衡運行時，即Ia=Ib=Ic=I時，QaQbQc=3I2R；當變壓器運行在最大不平衡時，即Ia=3I，Ib=Ic0時，Qa=(3I)2R=9I2R=3(3I2R)；即最大不平衡時的變損是平衡時的3倍。（2）三相負荷不平衡可能造成燒毀變壓器的嚴重后果：上述不平衡時重負荷相電流過大（增為3倍），超載過多，可能造成繞組和變壓器油的過熱。繞組過熱，絕緣老化加

8、快；變壓器油過熱，引起油質劣化，迅速降低變壓器的絕緣性能，減少變壓器壽命（溫度每升高8，使用年限將減少一半），甚至燒毀繞組。（3）三相負荷不平衡運行會造成變壓器零序電流過大，局部金屬件溫升增高：在三相負荷不平衡運行下的變壓器，必然會產生零序電流，而變壓器內部零序電流的存在，會在鐵芯中產生零序磁通，這些零序磁通就會在變壓器的油箱壁或其他金屬構件中構成回路。但配電變壓器設計時不考慮這些金屬構件為導磁部件，則由此引起的磁滯和渦流損耗使這些部件發熱，致使變壓器局部金屬件溫度異常升高，嚴重時將導致變壓器運行事故。3.2 對高壓線路的影響（1）增加高壓線路損耗： 低壓側三相負荷平衡時，610k V高壓側也

9、平衡，設高壓線路每相的電流為I，其功率損耗為： P1 = 3I2R低壓電網三相負荷不平衡將反映到高壓側，在最大不平衡時，高壓對應相為1.5I，另外兩相都為0.75 I，功率損耗為：P2 = 2（0.75I）2R（1.5I）2R = 3.375I2R =1.125（3I2R）；即高壓線路上電能損耗增加12.5。（2）增加高壓線路跳閘次數、降低開關設備使用壽命：我們知道高壓線路過流故障占相當比例，其原因是電流過大。低壓電網三相負荷不平衡可能引起高壓某相電流過大，從而引起高壓線路過流跳閘停電，引發大面積停電事故，同時變電站的開關設備頻繁跳閘將降低使用壽命。3.3 對配電屏和低壓線路的影響 （1）三相

10、負荷不平衡將增加線路損耗： 三相四線制供電線路，把負荷平均分配到三相上，設每相的電流為I，中性線電流為零，其功率損耗為： P1 = 3I2R 在最大不平衡時，即某相為3I，另外兩相為零，中性線電流也為3I，功率損耗為：P2 = 2（3I)2R = 18I2R = 6（3I2R)；即最大不平衡時的電能損耗是平衡時的6倍，換句話說，若最大不平衡時每月損失1200 kWh，則平衡時只損失200 kWh，由此可知調整三相負荷的降損潛力。（2）三相負荷不平衡可能造成燒斷線路、燒毀開關設備的嚴重后果：上述不平衡時重負荷相電流過大（增為3倍），超載過多。由于發熱量Q0.24I2Rt，電流增為3倍，則發熱量增

11、為9倍，可能造成該相導線溫度直線上升，以致燒斷。且由于中性線導線截面一般應是相線截面的50，但在選擇時，有的往往偏小，加上接頭質量不好，使導線電阻增大。中性線燒斷的幾率更高。同理在配電屏上，造成開關重負荷相燒壞、接觸器重負荷相燒壞，因而整機損壞等嚴重后果。3.4 對供電企業的影響供電企業直管到戶，低壓電網損耗大，將降低供電企業的經濟效益，甚至造成供電企業虧損經營。農電工承包臺區線損，線損高農電工獎金被扣發，甚至連工資也得不到，必然影響農電工情緒，輕則工作消極，重則為了得到錢違法犯罪。變壓器燒毀、線路燒斷、開關設備燒壞，一方面增大供電企業的供電成本，另一方面停電檢修、購貨更換造成長時間停電，少供電量，既降