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浅析低压三相不平衡的危害与解决措施
作者：张泽逊
来源：《科学与技术》2018年第26期
摘要：三相不平衡运行在实际中是不可避免的，文章定量了配电变压器不平衡运行带来的损耗及三相电压偏差，并给出了针对这一状况所采取的补偿，算例及实际表明该补偿方法可明显减少配电变压器不平衡运行带来的损耗及电压偏差。低压电网大多是经10/0.4KV变压器降压后，以三相四线制向用户供电，是三相生产用电与单相负载混合用电的供电网络。在装接单相用户时，供电部门应该将单相负载均衡地分接在A、B、C三相上。但在实际工作及运行中，线路的标志、作业人员的疏忽再加上由于单相用户的不可控增容、大功率单相负载的接入以及单相负载用电的不同时性等，都造成了三相负载的不平衡。 关键词：三相不平衡；变压器损耗；电能损耗；三相输出电流 1.造成低压电网三相負载不对称的原因 正常情况下三相负载不对称
各种单相负载连接在低压电力网中，一般说来，三相负载是不会对称的，这是因为在连接时，三相负载的分配很难做到平衡；各个单相负载的开停时间不会做到同时；在使用中每一相负载的增长速度也不相同，另外还存在着电焊机负载问题。 非正常情况下三相负载不对称
异常情况下负载不对称尤为严重，其原因有配电变压器高（低）压侧发生一相或两相断线或接地故障；配电变压器分接开关接触不良或高（低）压侧接头、绕组故障；配电变压器高（低）压侧一相或两相熔断器熔断电动机绕组中有一相或两相发生故障 2.低压电网三相平衡的重要性 2.1 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。 2.2 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
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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。 2.3 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10%，则线损显著增加。
2.4 三相负荷平衡是安全供电的基础
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。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。 2.5 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。 2.6 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10%，则线损显著增加。 3 低压电网三相不平衡的影响 3.1 对用电设备的影响
当配电变压器三相负荷不平衡运行时，中性点将产生位移，偏移严重时单相电压可能升高到线电压。如果线路接地保护不好，中性线电流产生的电压严重危及人身安全。同时电流不平衡会造成单相设备不能正常用电，或过电压烧损用户设备。 3.2 对线损的影响
三相四线制结线方式，当三相负荷平衡时线损最小；当一相负荷重，两相负荷轻的情况下线损增量较小；当一相负荷重，一相负荷轻，而第三相的负荷为平均负荷的情况下线损增量较
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大；当一相负荷轻，两相负荷重的情况下线损增量最大。当三相负荷不平衡时，无论何种负荷分配情况，电流不平衡度越大，线损增量也越大。 3.3 对配电变压器的影响
三相负荷不平衡将增加变压器的损耗.变压器的损耗包括空载损耗和负荷损耗。正常情况下变压器运行电压基本不变，即空载损耗是一个恒量。而负荷损耗则随变压器运行负荷的变化而变化，且与负荷电流的平方成正比。当三相负荷不平衡运行时，变压器的负荷损耗可看成三只单相变压器的负荷损耗之和。
三相负荷不平衡可能造成烧毁变压器的严重后果。上述不平衡时重负荷相电流过大（增为3倍），超载过多，可能造成绕组和变压器油的过热。绕组过热，绝缘老化加快；变压器油过热，引起油质劣化，迅速降低变压器的绝缘性能，减少变压器寿命（温度每升高8℃，使用年限将减少一半），甚至烧毁绕组。 4 防止变压器负荷不平衡的措施
4.1 制定变压器负荷不平衡的运行管理制度，以变压器电能计量考核箱抄见电量为基准，按季度考核变压器三相负荷不平衡度的情况。设立变压器负荷管理的层级专项奖罚。 4.2 负荷每月至少进行一次测量，特殊情况下（如高峰负荷期间，负荷变化较大时等）可增加测量次数，对配电变压器负荷状况做到心中有数，为调整配电变压器负荷提供准确可靠的数据。配电专业的有关管理人员应定期或不定期的对配电变压器三相负荷状况进行监督性测量，掌握第一手材料，作为专业管理与考核的依据。
4.3 从公用变出线至进户表电源侧的低压干线、分支线应尽量采用三相四线制，减少迂回，避免交叉跨越。
4.4 无论架空或电缆线路，相线与零线应按A、B、C、O采用不同颜色的导线或标识，并按一定顺序排列。
4.5 在低压线路架好、下线集装各户电能表前，要把配变下的单相负荷用电户统一规划，均衡地分配到低压线路的三相上，并记录在册。下线集表施工时要查对无误。表箱编号要注明相位，如“***线路A相**号”。
4.6 下线集表完工后，要看一下低压电网实际运行三相负载是否在平衡度范围内，必要时可做些调整。
4.7 在以后发展用户或变更用户时，要顾及三相平衡问题，在实际工作中形成常态机制，不断完善提高。