三相不平衡调节装置技术方案汇总

三相不平衡调节装置方案

1 产品研发背景

目前，在国家电网公司中、低压配电网系统中，存在着大量的单相、不对称、非线性、冲击性负荷，三相负荷系统是随机变化的，这些负荷会使配电系统产生三相不平衡，三相负荷不平衡会导致供电系统三相电压、电流的不平衡，引起电网负序电压和负序电流，影响供电质量，进而增加线路损耗，降低供电可靠性。

三相不平衡治理装置是专门针对上述问题而研发的一款产品，不同于传统的治理装置，它融合了半导体器件与接触器开关的优点，能够避免接触器开关在负荷投切瞬间产生的较大涌流和开通、关断时间间隔长的问题,使负载用户在负载换相投切过程中可正常供电；也能避免半导体器件长期运行带来的发热问题。配网三相不平衡治理装置的应用，将大幅提高配网运行稳定性和智能化，可对国网公司提出的建设坚强智能电网的要求起到很好的支撑作用。

2 产品技术参数

三相不平衡调节装置

系统参数装置标准配置主控制器*1+换相开关*9

接线方式三相四线制

工作状态正常运行，故障报警，电源供电冷却方式自然散热

噪声≤65dB

控制器供电电源220V/50Hz，40W

采样精度≤1%

通讯接口GPRS/RS485

绝缘电阻﹥1MΩ

绝缘强度2000V AC，60s

外壳防护等级IP54

机械尺寸400*350*150(宽*高*深)mm

重量10kg

环境温度-25~45℃

环境湿度0~95%，无凝露海拔≤1000m

换相开关额定电压AC380V

额定频率50Hz

额定电流100A

最大允许电流150A

换相时间≤10ms

通讯接口GPRS/RS485

绝缘电阻﹥1MΩ

绝缘强度2000V AC，60s

外壳防护等级IP54

机械尺寸250*500*200(宽*高*深)mm 重量15kg

环境温度-25~45℃

环境湿度0~95%，无凝露

海拔≤1000m

3 技术方案

3.1总体方案

三相不平衡调节装置主要由主控制器与换相开关组成。主控制器是整个装置的控制核心，换相开关是装置的执行机构，它们之间通过GPRS无线通讯进行信息交互，相互配合完成对配网三相不平衡问题的治理。装置系统示意图如下所示。

主控制器

换相开关换相开关换相开关

GPRS通讯

主控制器是整个装置的控制终端，每套装置只有一个主控制器。它负责采集整个装置的各种状态信息和数据，通过逻辑运算发出各种指令完成整个装置的操控。它检测配网总线的电压信号；接收换相开关上传的负载电流数据，计算负载平衡度及分布情况，通过分析计算给各个换相开关发出换相命令；接收换相开关上传的运行状态和故障信息，然后做出相应的控制操作。

换相开关是装置的分支和执行机构，根据配变的容量与负载的分布情况不同可灵活选择换相开关的容量和数量。它负责采集负载电流数据，与自身的状态信息一起通过GPRS 无线通讯上传给主控制器；接收主控制器的换相命令进行换相操作；接收主控制器的故障保护命令进行相应的操作；显示自身的运行状态信息。

每套三相不平衡调节装置只有一个主控制器，但换相开关的数量是不定的，根据现场应用情况的不同，配备数量不等的换相开关。换相开关与主控制器之间通过GPRS 无线通讯的方式实现信息交互，这样现场应用安装灵活。三相不平衡调节装置的现场应用情况比较复杂多样，具体的应用方案这里不一一列举，下面主要介绍主控制器和换相开关的技术方案和具体实现。

3.2 硬件方案

3.2.1 主控制器

主控制器由开关电源、主控制器板卡、机壳结构组成。示意图如下图所示

开关电源

控制器板卡

结构箱体控制器外壳

◆ 开关电源

开关电源为主控制器提供电源，电源入口从配网取电，额定电压为220V/50Hz ，输出为DC24V ，负载额定功率约为20W ，选取衡孚的HF-35W-SE-24 ◆ 主控制器板卡

主控制器板卡是主控制器的核心部件，电源输入为DC24V ，要具备电压检测

功能、开入开出功能、通讯功能、逻辑运算功能。此部分外包给外协厂家设计生产，具体技术指标和功能需求参见外包技术协议。 ◆ 控制器板卡外壳

对控制板起到一定的防护作用，正面设计有标识区、指示灯区，手动设置区。 ◆ 控制器箱体结构

安装控制器所有器件，可户外、户内安装使用，可柱上安装。防护等级要求达到IP54。 主要功能参数

采集变压器出口三相电网电流；

计算电网负载电流不平衡度，制定三相不平衡调节方案； 装置运行状态指示功能；

GPRS 通讯功能、485通讯功能，与上位机通讯功能； 防护等级：IP54； 安装方式：壁挂安装； 工作环境温度：-25~45摄氏度； 工作环境湿度：0~95%无凝露。 3.2.2 换相开关

换相开关主要由触发板、晶闸管、接触器、电流互感器、结构机壳组成。组成示意图如下图所示。

触发板

CT

晶

闸管

接触器

换相开关外壳

◆ 触发板

触发板主要负责控制换相开关的换相操作，外包给外协厂家进行设计生产，相机技术功能指标可见技术协议。

◆开关电源

开关电源为触发板提供电源，电源入口从配网取电，额定电压为220V/50Hz，输出为DC24V，负载额定功率约为20W，选取衡孚的HF-35W-SE-24

◆晶闸管

晶闸管型号为：塞米控的SKKT-106-16E，台基的MTX110-1800V，两种型号互为备选，结构设计时要考虑两种晶闸管兼容使用。首选塞米控晶闸管，台基作为备选。

◆接触器

接触器型号：ABB的AX32-30-01-80

◆电流互感器

电流互感器型号：兵字的TA2739-01

◆结构箱体

作为换相开关的结构外壳，起到支撑、防护作用，正面设计有标识区、指示灯区、手动设置区。

主要功能参数

负载电流检测功能；

换相功能，接触器驱动功能、晶闸管驱动功能；

接触器、晶闸管状态检测功能；

GPRS通讯功能、485通讯功能，与控制器通讯功能；

换相开关运行状态指示功能；

换相手动操作功能；

换相开关物理地址定义功能；

防护等级：IP54；

安装方式：壁挂安装；

工作环境温度：-25~45摄氏度；

工作环境湿度：0~95%无凝露。

3.3 软件方案

3.3.1总体方案

整套装置的软件控制系统由控制程序和换相程序组成，主控程序与换相程序属于主从关系，主控程序发出命令，接收换相程序上传信息。换相程序接受命令，上传信息。它们之间分工不同互相配合，共同完成装置的运行控制。下图是软件控制系统示意图。

主控程序

GPRS通讯

换相程序换相程序换相程序

主控程序是装置的核心控制部分，它负责装置的核心算法与控制策略、信息的汇总与分析运算。

换相程序是装置的具体执行部分，它负责换相开关的换相逻辑控制；检测负载电流信号与装置运行状态信息并上传给主控程序。

3.3.2主控程序

信息采集功能

◆总线电压信号采集功能，检测配电变压器低压侧电网电压信号。

◆总线电流信号采集功能，检测配电变压器三相输出电流。

◆通过GPRS无线通讯接收各换相开关上传的负载电流信息、物理地址信息（如

08C，装置的第8个开关、默认运行相为C相）、运行状态信息（含当前运行相）、故障信息。

◆可根据外部编码器电路输入的信号来设置换相等待时间。

控制计算功能

◆装置的主控功能。管理控制装置的正常运行。

◆三相电流不平衡度计算功能。

◆各换相开关支路负载电流计算功能。

◆各支路负载重新分配再平衡计算功能。通过专门的计算方法计算当前所接支

路负载并重新分配到各单相，给需要调整的换相开关发出换相命令，使电网三项电流达到平衡。

◆根据换相开关上传的物理地址，对各换相开关进行分组定义功能。

◆运行状态指示功能。发出电平信号控制LED灯的亮、灭，指示电源供电、

正常运行、故障报警三种状态。

◆故障信息发送功能，发送故障代码到手机和电脑中。

通讯功能

◆485通讯、GPRS无线通讯。

◆装置内控制器与各换相开关采用GPRS通讯传输数据。

◆装置通过GPRS向用户的手机和电脑发送数据信息。

◆设备检修、重新设置参数或更新软件程序时采用485通讯。

2）控制策略

◆系统级控制框图

计算三相总电流有效值

电流不平衡度是否大于10%

持续1分钟YES

计数器1计时开始

启动三相不平衡控制计数器计时清零

YES

装置级仲裁结果预测

是否可以将不平衡度调节到10%以内，且不平衡度优于调节之前

计数器计时清零

NO

主循环

NO

装置级控制策略

换相开关采集的每一路电流，1I …. n I ，控制器采集的配电变压器出口总电流，

然后按各相总电流大小排序，由大到小分别为x ，y ，z

求总平均值：3

x y z

k ++=

x x k y y k z z k

?=-?=-?=- 其中x ?大于零，z ?小于零；

若y ?大于零，则x 、y 相的换相开关中分别找出与x ?、y ?接近的负荷切换到z 相，在动作之前，先进线预判，如果预判结果比动作之前要差，则维持不动作；

若y ?小于零，则x 找出与y ?、z ?接近的负荷切换到y 、z 相，在动作之前，先进线

预判，如果预判结果比动作之前要差，则维持不动作；

若y ?等于零，则x 找出与z ?接近的负荷切换到y 、z 相，在动作之前，先进线预判，如果预判结果比动作之前要差，则维持不动作；

当变压器轻载时，不进行不平衡调节，轻载定义为负载率小于等于30%

3）控制算法

◆ 不平衡判断依据和计算方法

以三相电流不平衡度超过15%作为动作判据 ◆ 不平衡度计算

三相四线制系统中：电流不平衡度%100_

_

?-=

X I

I I ε，

其中X I 为三相电流A I 、B I 、C I ，取自总进线电流CT ，_

I 为三相总进线电流有效值的平均值。计算电流

不平衡度时三相电流都需要计算，要保证三相电流不平衡度均不超过15% ◆ 系统级控制需要采集数据

序号 信息名称 信息内容

备注

1

各换相开关物理地址信息

换相开关的物理地址编号，由换相开关上传。

2 各换相开关的默认导通相信息

默认导通相是哪一相，由换相开关上传。 3 各换相开关的当前导通相信息

换相开关的当前导通相是哪一相，由换相开关上传。

4 各换相开关的运行状态信息

换相开关当前的运行状态，正常运行、故障报警，由换相开关上传

5 各换相开关的负载电流信息

实时的负载电流数值，由换相开关上传

6 各换相开关的手动换相命令信息

手动换相命令信息，由换相开关上传

7 三相电网电流信息 实时三相电网电压数值，由控制板采集。

8 换相等待时间由控制器硬件（拨码开关）进行手动设置，

定义当不平衡度超过限制后等待多久下达

换相操作命令。

5）故障保护原则

当装置内的控制器或装置内的换相开关出现故障时，装置的保护原则有两条◆在不会发生事故的情况下，优先确保用户用电畅通。设备可带故障运行。

◆当三相不平衡调节功能失效时，同样要保证用户供电。

3.3.3换相程序

信息采集功能

◆负载电流采集功能。

◆硬件地址编码功能。根据外部输入编码器信号定义开关的物理地址

◆手动换相功能。接收外部手动控制信号，控制开关进行换相操作。

◆通过GPRS无线通讯接收控制器发送的信息。

控制计算功能

◆换相开关换相操作的逻辑控制功能。

◆晶闸管和接触器的驱动控制功能。

◆晶闸管和接触器的状态信息检测功能。

◆运行状态指示功能。发出电平信号控制LED灯的亮、灭，指示电源供电、

正常运行、故障报警三种状态。

◆工作相指示功能。发出电平信号控制LED灯的亮、灭，指示负载接通在哪

一相。

◆数据上传给控制器功能，实时上传运行的状态信息和电流参数。

通讯功能

◆485通讯，GPRS无线通讯。

◆装置内与控制器间采用GPRS无线通讯输出信息。

◆设备检修、重新设置参数或更新软件程序时采用485通讯。

2）换相操作流程图

设备上电

程序初始化

选择默认相X，并闭合默认接触器X

检测接触器X是

否闭合

闭合接触器Y 否

正常运行，并向主

控制器上传信息

是

是否接到换相

命令

否

按照换相命令切换

到Y相，并导通晶

闸管X

是

检测晶闸管X是

否导通

封锁晶闸管X驱动

信号，保持接触器

X闭合，报晶闸管X

导通故障，等待检

修，不再执行换相

命令

否

断开接触器X

是

检测接触器X是

否断开

断开晶闸管X，保

持接触器X闭合，

报接触器X断开故

障，等待检修否

断开晶闸管X

是

检测晶闸管X是

否断开

闭合接触器X，报

晶闸管X关断故

障，等待检修否

是导通晶闸管Y

检测接触器X是

否闭合

报接触器X闭

合故障,需要

紧急检修

否

保持接触器X闭

合，不再执行换相

命令

是

开始计时，40mS内晶闸管Y 是否导通

封锁晶闸管Y

驱动信号，

导通晶闸管X

否

检测接触器X是

否闭合

闭合接

触器Y

否

闭合接触器Y 保持接触器X闭合状态，不再执行换相命令，报晶闸管X导通故障

是

是检测晶闸管X是

否导通

闭合接

触器X

否

闭合接触器X

是

检测接触器X是

否闭合

断开晶

闸管X

否

保持接触器X闭合

状态，不再执行换

相命令,并断开晶闸

管X

是

检测接触器Y是

否闭合

报接触

器Y闭

合故

障，关

断晶闸

管Y 否

关断晶闸管Y

是

检测晶闸管Y是

否关断

是

完成换相操作

不再执行换相命令

检测接触器Y

是否闭合

报接触器X闭

合故障

是

闭合接触器Z

否检测接触器Z是

否闭合

报接触器X、Y

闭合故障

报接触器X、Y、Z

闭合故障，换相开

关停止工作，等待

检修

是

否

检测接触器Y是

否闭合

保持接触器Y闭合

状态，不再执行换

相命令，报晶闸管

X导通故障、接触

器X闭合故障

是

闭合接

触器Z

否

检测接触器Z是

否闭合

保持接触器Y闭合

状态，不再执行换

相命令，报晶闸管

X导通故障、接触

器X闭合故障、接

触器Y闭合故障

是

封锁所有接触器、

晶闸管的驱动信

号，报换相开关失

效故障，等待维修

否

检测晶闸管X是

否断开

报接触器X闭合故

障和晶闸管X断开

故障，等待维修

否

是

否

3)故障信息列表

序号故障名称故障内容故障代码1 XX接触器A闭合故

障

命令接触器A闭合，但没有闭合

2 XX接触器A断开故

障

命令接触器A断开，但没有断开

3 XX接触器B闭合故

障

命令接触器B闭合，但没有闭合

4 XX接触器B断开故命令接触器B断开，但没有断开

障

命令接触器C闭合，但没有闭合

5 XX接触器C闭合故

障

命令接触器C断开，但没有断开

6 XX接触器C断开故

障

命令晶闸管A导通，但没有导通或单方向导通

7 XX晶闸管A导通故

障

命令晶闸管A关断，但没有关断或单方向关断

8 XX晶闸管A关断故

障

命令晶闸管B导通，但没有导通或单方向导通

9 XX晶闸管B导通故

障

命令晶闸管B关断，但没有关断或单方向关断

10 XX晶闸管B关断故

障

命令晶闸管C导通，但没有导通或单方向导通

11 XX晶闸管C导通故

障

12 XX晶闸管C关断故

命令晶闸管C关断，但没有关断或单方向关断障

换相开关的综合故障信息

13 XX换相开关装置故

障

4）上传信息列表

序号信息名称信息内容备注

1 物理地址信息换相开关的物理地址编号，由拨码开关设

定

2 默认导通相信息默认导通相是哪一相，由旋钮开关设定

3 当前导通相信息换相开关的当前导通相是哪一相

4 运行状态信息换相开关当前的运行状态，正常运行、故

障报警

5 负载电流信息实时的负载电流数值

6 手动换相命令信息 手动换相命令信息，由旋钮开关设定

7 换相开关装置故障 换相开关的故障信息

5）一次接线图

CT

A

B

C

VTc VTb VTa KMA KMB KMC

VTa ：A 相晶闸管 KMA ：A 相接触器 VTb ：A 相晶闸管 KMB ：A 相接触器 VTc ：A 相晶闸管 KMC ：A 相接触器

3.3.4装置运行控制

三相不平衡调节装置的运行控制流程大概如下 1）上电后，装置初始化，装置自检。

2）检测三相电网电流，判断是否出现三相电流不平衡，如果出现不平衡则计算控制换相开关进行换相调节

3）如果电压平衡则按照默认设置闭合换相开关中的导通相。

4）实时检测电网电流、各支相负载电流变化情况，监测装置自身的运行状态。 5）发生三相电流不平衡则安照控制策略进行调节。

3.4结构方案

3.4.1控制器

控制器箱的器件连接关系和接线示意图如下所示

控制板

C 开关电源控制器箱

BAN

端子排

GPRS

电压检测电路

电源通讯

其他接口

下和右方不下，再放这里

1.5方线

1.5方线

1方线

0.5方线

3.4.2换相开关

换相开关的器件连接关系和接线

C 换相开关

BA 123123

123

触发板

输出

接用户

输入

接三相电

外接开

关电源

4 实施方案 4.1项目进度安排

本次项目进度安排表如下

序号时间进度与完成内容

1 2015年 3 月— 2015年 4 月

主要内容：

（1）380V智能三相不平衡治理开关功能及切换方式研究考核目标：

（1）确立智能三相不平衡治理开关的功能及切换方式

2 2015年 5 月—2015年 6 月

主要内容：

（1）380V智能三相不平衡治理开关总体架构及控制策略研究考核目标：

（1）确立三相不平衡治理开关总体架构及控制策略

3 2015年 7 月—2015年 9 月

主要内容：

（1）380V智能三相不平衡治理开关样机研制（2）样机实验

考核目标：

（1）开发三相不平衡治理开关的一、二次样机（2）样机实验报告

4 2015年 10 月—2015年 12 月

主要内容：

（1）产品使用技术培训。

（2）调试样机

（3）项目材料整理

考核目标：

（1）产品使用技术培训。

（2）样机安装调试测试，三相不平衡治理开关满足各项既定指标（3）申请2项发明专利，发表2篇公开期刊论文

三相不平衡的原因、危害以及解决措施!

三相不平衡就是电能质量得一个重要指标,虽然影响电力系统得因素有很多,但正常性不平衡得情况大多就是因为三相元件、线路参数或负荷不对称。由于三相负荷得因素就是不一定得,所以供电点得三相电压与电流极易出现不平衡得现象,损耗线路。不仅如此,其对供电点上得电动机也会造成不利得影响,危害电动机得正常运行。 配电网三相不平衡得原因 1、三相负荷得不合理分配。 很多得装表接电得工作人员并没有专业得对于三相负荷平衡得知识概念,因此在接电得时候并没有注意到要控制三相负荷平衡,只就是盲目与随意得进行电路得接电荷装表,这在很大程度上造成了三相负荷得不平衡。 其次,我国得大多数电路都就是动力与照明混为一体得,所以在使用单相得用电设备时,用电得效率就会降低,这样得差异进一步加剧了配电变压器三相负荷得不平衡状况。 2、用电负荷得不断变化。 造成用电负荷不稳定得原因包括了地II经常出现得拆迁,移表或者用电用户得增加; 临时用电与季节性用电得不稳定性。这样在总量上与时间上得不确定与不集中性使得用电得负荷也不得不跟随实际情况而变化。 3、对于配变负荷得监视力度得削弱。 在配电网得管理上,经常会忽略三相负荷分配中得管理问题。在配电网得检测上,对配电变压器得三相负荷也没有进行定期得检测与调整。 除此之外,还有很多因素造成了三相不平衡得现象,例如线路得影响以及三相负荷矩得不相等等。 三相不平衡得危害 1、增加线路得电能损耗 在三相四线制供电网络中,电流通过线路导线时,因存在阻抗必将产生电能损耗,其损耗与通过电流得平方成正比。 当低压电网以三相四线制供电时,由于有单相负载存在,造成三相负载不平衡在所难免。 当三相负载不平衡运行时,中性线即有电流通过。这样不但相线有损耗,而且中性线也产生损耗,从而增加了电网线路得损耗。 2、增加配电变压器得电能损耗 配电变压器就是低压电网得供电主设备,当其在三相负载不平衡工况下运行时,将会造成配变损耗得增加。因为配变得功率损耗就是随负载得不平衡度而变化得。 3、配变出力减少 配变设计时,其绕组结构就是按负载平衡运行工况设计得,其绕组性能基本一致,各相额定容量相等。配变得最大允许出力要受到每相额定容量得限制。 假如当配变处于三相负载不平衡工况下运行,负载轻得一相就有富余容量,从而使配变得出力减少。其出力减少程度与三相负载得不平衡度有关。

三相不平衡调节装置技术方案汇总

三相不平衡调节装置方案 1 产品研发背景 目前，在国家电网公司中、低压配电网系统中，存在着大量的单相、不对称、非线性、冲击性负荷，三相负荷系统是随机变化的，这些负荷会使配电系统产生三相不平衡，三相负荷不平衡会导致供电系统三相电压、电流的不平衡，引起电网负序电压和负序电流，影响供电质量，进而增加线路损耗，降低供电可靠性。 三相不平衡治理装置是专门针对上述问题而研发的一款产品，不同于传统的治理装置，它融合了半导体器件与接触器开关的优点，能够避免接触器开关在负荷投切瞬间产生的较大涌流和开通、关断时间间隔长的问题,使负载用户在负载换相投切过程中可正常供电；也能避免半导体器件长期运行带来的发热问题。配网三相不平衡治理装置的应用，将大幅提高配网运行稳定性和智能化，可对国网公司提出的建设坚强智能电网的要求起到很好的支撑作用。 2 产品技术参数

3 技术方案 3.1总体方案 三相不平衡调节装置主要由主控制器与换相开关组成。主控制器是整个装置的控制核心，换相开关是装置的执行机构，它们之间通过GPRS无线通讯进行信息交互，相互配合完成对配网三相不平衡问题的治理。装置系统示意图如下所示。 主控制器是整个装置的控制终端，每套装置只有一个主控制器。它负责采集整个装置的各种状态信息和数据，通过逻辑运算发出各种指令完成整个装置的操控。它检测配网总线的电压信号；接收换相开关上传的负载电流数据，计算负载平衡度及分布情况，通过分析计算给各个换相开关发出换相命令；接收换相开关上传的运行状态和故障信息，然后做出相应的控制操作。 换相开关是装置的分支和执行机构，根据配变的容量与负载的分布情况不同可灵活选择换相开关的容量和数量。它负责采集负载电流数据，与自身的状态信息一起通过GPRS无线通讯上传给主控制器；接收主控制器的换相命令进行换相操作；接收主控制器的故障保护命令进行相应的操作；显示自身的运行状态信息。

三相不平衡的定义、危害及解决方法

三相不平衡 定义：是指在电力系统中三相电流（或电压）幅值不一致，且幅值差超过规定范围。由于各相电源所加的负荷不均衡所致，属于基波负荷配置问题。发生三相不平衡即与用户负荷特性有关，同时与电力系统的规划、负荷分配也有关。《电能质量三相电压允许不平衡度》(GB/T15543-1995)适用于交流额定频率为50 赫兹。在电力系统正常运行方式下，由于负序分量而引起的PCC 点连接点的电压不平衡。该标准规定：电力系统公共连接点正常运行方式下不平衡度允许值为2%，短时间不得超过4%。电流不平衡不超过10%。 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。有关规程规定：配电变压器出口处的负荷电流不平衡度应小于10％，中性线电流不应超过低压侧额定电流的25％，低压主干线及主要分支线的首端电流不平衡度应小于20％。 危害： 1．增加线路的电能损耗。在三相四线制供电网络中，电流通过线路导线时，因存在阻抗必将产生电能损耗，其损耗与通过电流的平方成正比。当低压电网以三相四线制供电时，由于有单相负载存在，造成三相负载不平衡在所难免。当三相负载不平衡运行时，中性线即有电流通过。这样不但相线有损耗，而且中性线也产生损耗，从而增加了电网线路的损耗。 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。 2．增加配电变压器的电能损耗。配电变压器是低压电网的供电主设备，当其在三相负载不平衡工况下运行时，将会造成配变损耗的增加。因为配变的功率损耗是随负载的不平衡度而变化的。 在生产、生活用电中，三相负载不平衡时，使变压器处于不对称运行状态。造成变压器的损耗增大(包括空载损耗和负载损耗)。根据变压器运行规程规定，在运行中的变压器中性线电流不得超过变压器低压侧额定电流的25%。此外，三相负载不平衡运行会造成变压器零序电流过大，局部金属件升温增高，甚至会导致变压器烧毁。

三相电流不平衡

近年来，由于城农网改造及加强供用电管理，使供电企业的经济和社会效益有了明显提高。但一些单位在加强管理、降损节能的同时，只看到了许多表面化现象，而对有关技术改进方面缺少足够的重视。 低压电网的三相平衡一直就是困扰供电单位的主要问题之一，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、接电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。低压电网若在三相负荷不平衡度较大情况下运行，将会给低压电网与电气设备造成不良影响。 一、低压电网三相平衡的重要性 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10％，则线损显著增加。 有关规程规定：配电变压器出口处的负荷电流不平衡度应小于10％，中性线电流不应超过低压侧额定电流的25％，低压主干线及主要分支线的首端电流不平衡度应小于20％。通过电网技术改造，要真正使低压电网线损达到12％以下，上述指标只能紧缩，不能放大。 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。 二、三相负载不平衡的影响 1．增加线路的电能损耗。在三相四线制供电网络中，电流通过线路导线时，因存在阻抗必将产生电能损耗，其损耗与通过电流的平方成正比。 当低压电网以三相四线制供电时，由于有单相负载存在，造成三相负载不平衡在所难免。当三相负载不平衡运行时，中性线即有电流通过。这样不但相线有损耗，而且中性线也产生损耗，从而增加了电网线路的损耗。 2．增加配电变压器的电能损耗。配电变压器是低压电网的供电主设备，当其在三相负载不平衡工况下运行时，将会造成配变损耗的增加。因为配变的功率损耗是随负载的不平衡度而变化的。 3．配变出力减少。配变设计时，其绕组结构是按负载平衡运行工况设计的，其绕组性能基本一致，各相额定容量相等。配变的最大允许出力要受到每相额定容量的限制。假如当配变处于三相负载不平衡工况下运行，负载轻的一相就有富余容量，从而使配变的出力减少。其出力减少程度与三相负载的不平衡度有关。三相负载不平衡越大，配变出力减少越多。为此，配变在三相负载不平衡时运行，其输出的容量就无法达到额定值，其备用容量亦相应减少，过载能力也降低。假如配变在过载工况下运行，即极易引发配变发热，严重时甚至会造成配变烧损。 4．配变产生零序电流。配变在三相负载不平衡工况下运行，将产生零序电流，该电流将随三相负载不平衡的程度而变化，不平衡度越大，则零序电流也越大。运行中的配变若存在零序电流，则其铁芯中将产生零序磁通。(高压侧没有零序电流)这迫使零序磁通只能以油

三相系统不平衡补偿的研究(图文)

三相系统不平衡补偿的研究 1.国内外三相平衡系统研究现状 1.1人工方面： (1) 完善基础资料：每年组织专人在春季绘制一次配电变压器网络图和负荷分配图, 把每个台区供出的各相上的用电户名、户数、电能表的型号等有关数据绘制成方便易查看的表格, 平时经常检查有无遗漏或新增用户,结合负荷变化情况及时更新。 (2) 加强测试：给专人配备钳形表,每月至少进行一次负荷测试,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。利用检修停电时间调整负荷。 (3) 加强用电管理：对临时用电，季节性用电，管理人员必须熟悉情况，如安装地点、用电量的变化情况等, 根据情况及时做好负荷调整工作。新增单相设备申请用电, 做好负荷的功率分配, 进行合理搭接, 尽可能均匀分配到三相电路上。注意大的三相四线制用户内部三相负荷平衡问题, 协助他们调整本单位三相负荷。 (4) 调整三相负荷做到“ 四平衡”：四平衡既计量点平衡、各支路平衡、主干线平衡和变压器低压出口侧平衡, 重点是计量点和各支路平衡, 可把用户平均用电量作为调整依据, 把用电量大致相同的作为一类, 分别均匀调整到三相上。由于三相同时引人负荷点比单相引入负荷点时损耗显著减少, 为了取得三相负载的对称, 应将三相线路同时引入负荷点, 尽 量扩大三相四线制的配电区域, 减少单相供电干线长度, 接户线应尽量由同一电杆上分别 从三相引下, 且三组单相接户线的负载应尽量平衡。 1.2新兴技术方面： （1）三相自动平衡器 用于380 V 配电网中的平衡器的工作原理如下图所示，电流采样器采集配电网三相电流，通过模/数转换器将模拟信号转换为数字信号，经接口电路送至单片机进行比较，发出指令，输出放大后启动开关控制电路，将大电流相中一部分负载切换到小电流相，以降低（Pmax-Pmin），使三相电流不平衡度满足要求，实现三相相对平衡。当三相负载的变化未超过允许值时，平衡器不予调整，维持现状，以避免频繁切换。 图1 三相自动平衡器的工作原理框图

三相不平衡危害

不平衡电流的危害 时间:2013-01-28 11:27来源:未知作者:admin 点击: 231 次 . 电网中三相间的不平衡电流是普遍存在的，在城市民用电网及农用电网中由于大量单相负荷的存在，三相间的电流不平衡现象尤为严重。对于三相不平衡电流，除了尽量合理地分配负荷之外几乎没有什么行之有效的解决办法。正因为找不到解决问题的有效办法，因此反而不被人们所重视，也很少有人进行研究。 电网中的不平衡电流会增加线路及变压器的铜损，增加变压器的铁损，降低变压器的出力甚至会影响变压器的安全运行，会造成三相电压不平衡因而降低供电质量，甚至会影响电能表的精度而造成计量损失。 理论研究证明：在输出同样功率的情况下，三相电流平衡时变压器及线路的铜损最小，也就是说：三相不平衡现象增加了变压器及线路的铜损。 不平衡电流对系统铜损的影响： 设某系统的三相线路及变压器绕组的总电阻为R。如果三相电流平衡， IA=100A，IB=100A，IC=100A，则总铜损=100*100R+100*100R+100*100R=30000R。 如果三相电流不平衡，IA=50A，IB=100A，IC=150A，则总铜损 =50*50R+100*100R+150*150R=35000R，比平衡状态的铜损增加了17%。 在更为严重的状态下，如果IA=0A，IB=150A，IC=150A，则总铜损 =150*150R+150*150R=45000R，比平衡状态的铜损增加了50%。 在最严重的状态下，如果IA=0A，IB=0A，IC=300A，则总铜损=300*300R=90000R，比平衡状态的铜损增加了3倍。 不平衡电流对变压器的影响： 现有的10/0.4KV的低压配电变压器多为Yyn0接法三相三柱铁心的变压器。这种类型的变压器，当二次侧负荷不平衡且有零线电流时，零线电流即为零序电流，而在一次侧由于无中点引出线因此零序电流无法流通，故零序电流不能安匝平衡，对铁心而言，有一个激磁零序电流，它受零序激磁阻抗控制，根据磁路的设计，这一零序激磁阻抗较大，零序电流使相电压的对称受到影响，中性点会偏移。 由计算得知，当零线电流为额定电流的25%时，中性点移位约为额定电压的7%。国家标准GB50052-95第6.08条规定: “当选用Yyn0结线组别的三相变压器，其由单相不平衡负荷引起的电流不得超过低压绕组额定电流的25%，且其中一相的电流在满载时不得超过额定电流值。”由于上述规定，限制了Yyn0结线配电变压器接用单相负荷的容量，也影响了变压器设备能力的充分利用。 并且，对三相三柱的磁路而言，零序磁通不能在磁路内成回路，必须在油箱壁及紧固件内形成回路，而油箱壁及紧固件内的磁通会产生较大的涡流损耗，因而使变压器的铁损增加。当零序电流过大导致零序磁通过大时，由于中性点漂移过大会引起某些相电压过高而导致铁心磁饱和，使铁损急剧增加，加上紧固件过热等因素，可能会发生任何一相电流均未过载而变压器却因局部过热而损坏的事

三相不平衡技术方案

BF-TSF三相不平衡动态无功补偿装置 技术方案 概述：目前，学校、商场、宾馆、饭店及综合办公楼等场所的用电情况，使用的多为单相(220V)电感性电器。单相负荷已经在低压配电网中占有相当大的比例,由于单相负荷投入的不同时性以及在低压电网建设改造和运行维护的不到位,导致了低压配电网三相负荷分配不平衡，由此对低压配电网的运行造成了一定的影响，本文对此进行了原因分析并提出一些切实可行的解决措施。，因自身功率因数较低，需要进行无功自动补偿，文章通过对无功自动补偿的性质和安装位置的分析，结合实际工程采用的情况，说明了在上述范围内(三相负载不平衡配电系统)采用分相分组电容补偿比其他补偿方式具有明显的实际效果和无可比拟的优越性。 当前城乡配电网中大部分配电变压器均采用三相变压器，变压器出口三相负荷理论上应该达到对称，但是在低压配电网中存在大量的单相负荷,由于单相负荷分布的不均衡和投入的时间不同时性,使得三相负荷不平衡成为低压电网运行维护中一个比较突出的问题,笔者从电能质量和电网损耗两个方面来分析三相负荷不平衡所带来的影响,同时就此提出一些切实可行的解决措施. 1 三相负荷不平衡产生对电能质量的影响分析 目前在10千伏配变的绕组接线都采用Dyn0或者采用Yyn0的接线方式，配变一次绕组无中性线、二次绕组中性线接地,并接有零线。在二次低压供电方式中一般采取3相4线制供电。配变低压侧3相负荷不平衡直接体现在3相负荷电流的不对称，从电机学的原理来分析3相不对称电流可以分解为对称的正序、负序、零序电流，也可以简单的看成是对称的3相负荷加上单相负荷负荷的叠加。由于配电变压器的一次绕组没有中性线，所以在二次绕组侧产生的零序电流无法在一次绕组中平衡，零序电流在零序电阻上产生电压降直接导致了在配变二次侧产生了中性点位置偏移。 同样根据简单的电路原理也可以分析出，由于在A、B、C相的负荷不等，所以在A、B、C三相上的电流也就不等，那么A、B、C三相电流矢量和一般不等于0,也就是在中性线上的电流一般不等于0,也即零线电流一般不等于0,在实际情况下,零线的电阻是不等于0的, 这样在零线上就存在电压,形成了中性点位移，导致了A、B、C相的相电压不对称，当某一相上接的负荷越大，这一相上的电压也就越低，而另外两相的电压将变高，所以当三相负荷的差值越大，也就是三相负荷的电流不平衡度越大，那么中性点的位移也就越大，所以导致电压的偏差也就越大。在城区配网中大多数低压负荷为照明和家用电器，这些都是单相负荷，同时用户的单相负荷的启用时间又不同时，所以三相电流的不平衡将会很明显，导致了某些用户的电压偏低，有些用户的电压偏高，特别是在夏天用电高峰期间，我们发现在有些配变的某一相上接了多台空调，在同时启动是就会产生单相电流严重超过其他两相，导致该相上的电压偏低，使有些用户的电器无法启动。这就是3相负荷不平衡导致3相电流、电压出现不对称的产生的原因。 2 三相负荷不平衡对线损的影响分析： 2.1 三相负荷不平衡造成低压线路电能损耗增大。

浅谈三相负荷不平衡的原因及危害(新版)

浅谈三相负荷不平衡的原因及 危害(新版) Safety work has only a starting point and no end. Only the leadership can really pay attention to it, measures are implemented, and assessments are in place. ( 安全管理 ) 单位：______________________ 姓名：______________________ 日期：______________________ 编号：AQ-SN-0423

浅谈三相负荷不平衡的原因及危害(新版) [摘要]低压电网三相负荷可能因多种原因，导致不平衡，甚至不平衡度非常严重。三相负荷不平衡对低压电网、配电变压器、6～10kV高压线路均造成危害，对供电企业安全供电降低线损、用户安全用电影响较大。 [关键词]低压电网、三相负荷不平衡、安全供电、降低线损 1引言 农网改造中采取了诸如配电变压器放置在负荷中心，增添配电变压器数量，缩短供电半径，加大导线直径，增加低压线路，用电户电能表集中安装等措施，极大地改变了农村低压电网状况，给我们建造了一个好的电网“硬件”。但若“软件”配套不好，尤其是三相负荷不平衡，则不能挖掘出这个好“硬件”的内部潜力，致使低压电网的可靠性和稳定性差，线损率较高。

2三相负荷不平衡的原因 低压电网三相负荷失衡有以下数种原因： （1）低压电网三相负荷不平衡要增加损耗，虽然是是早已被提出来了的。但在农网改造前，由于①农村低压电网不在电业部门的必管范围，设备线路状况极差，线损很高，收不够上缴电费就涨电价，即线损水平虽高但降损的压力不大。②农村照明等单相负荷很小，只占总用电负荷的5～20％左右，故虽进行过低压整改，多是把配电变压器移到负荷中心、改造低压线路、整改户内线路等。三相负荷不平衡由于是较次要的因素，没有也不可能引起人们足够注意，故实践很少，亦不可能提出调平三相负荷的具体方法。 （2）农网改造由于规模大、任务重、时间紧，不可能面面俱到（如规划调平三相负荷）；加之改造资金有限，为了降低费用，架设了一定数量的单相两线线路，尤其是低压分支线路中，单相两线线路占一定比例；还有在下户线接火施工中，一些施工人员素质低，没有三相负荷平衡的概念，施工中或随意接单相负荷，或为了不接成380V，把单相负荷都接到中间两根线上。这在一定程度上加重了

三相负载不平衡

一般是用矢量分析，口头给你解释吧。 三相四线时，任何一相总的单相负荷都有两个回路，一是和零线组成220V回路，二是和另一相串联构成380V回路，当三相平衡的时候，线电压和相电压之间构成一个和谐的回路，零线上没有电流。当负荷不平衡的时候，串联在线电压之间的两相负荷不一样大，但串联电路电流相等，于是负荷大的一相多余的电流就从零线走了。三相负荷的每一相都和另两相负荷有串联关系，于是大于负荷小相的另两相多余电流，就构成了零线电流。 如下图所示，A相接了一个灯，B相接了两个灯，C相接了三个灯，A相的一个灯通过零线和B相两个灯串联接于AB线电压，A相的一个灯也通过零线和C相三个灯串联接于AC线电压，A相的灯泡也不会烧，就是因为AB相多余负荷的电流从零线走了，如果零线断了，没有回路，A相的负荷瞬间就跳闸或烧毁，接着B相的负荷跳闸或烧毁，留下最大负荷的A 相保持完好。当负荷不平衡时，三相四线时总零线是决定不能断线的，否则就是严重事故。向左转|向右转 对于三相四线制系统，三相负载不平衡时，中性线会有电流流过，由于接地电阻及中性线导线电阻的存在，中性线对地电位会有所升高，三相电压会稍有不平衡，但不大。严重的三相负载不平衡，会使中性线电流过大，中性线对地电位较高，三相电压明显不平衡。更严重时中性线电流可能会超过允许载流量，中性线被烧断，三相电压相差极大，负载轻的一相上电压过高（最高时能达到线电压），设备烧毁。 对于三相三线制系统，三相负载不平衡时，三相电压会不均衡，Y形接线系统的中性点会产生零序过电压。 N线的电流为10+20+30-3*10=30A 因为,每相10A可在零线上,实现三相归零,那就只剩下L1、L2的10+20=30A的电流.又因相对相是380V,如L1、

HYSPC三相不平衡自动调节装置

- 3 - HYSPC 乾坤大挪移效果示意图 从B 相引进100A ，转移到A 相、C 相各50A 使变压器的A 、B 、C 相输出均衡，避免了电能质量问题的发生。 HYSPC 三相不平衡自动调节效果示意图 a 有效治理因中线局部发热老化，甚至是火灾的风险； b 有效治理因局部电压不平衡，引起的设备误报警； c 有效治理因零地电压偏高而导致控制系统弱电设备烧毁的风险； d 不会增加有功损耗。 HYSPC - 100/400-4-W HYSPC 三相不平衡自动调节装置 3正常工作条件和安装条件 3.1环境温度：-10℃~ +40℃ 3.2相对湿度：5％～95％，无凝露 3.3海拔高度：≤1500m ，1500～4000m 之间，根据GB/T3859.2，每增加100m ，功率降低1%3.4环境条件：无有害气体和蒸汽，无导电性或爆炸性尘埃，无剧烈的机械振动 3.5户外安装：模块上下出风口至少要保留 15cm 空间，机柜前后至少保留60cm 空间以方便维护 2型号及含义 户外 4：三相四线 3：三相三线 电压等级：400V 容量: 35kvar 、70kvar 、100kvar 三相不平衡调节企业代码 HY SPC 100 / 400 - 4 - W 1概述及自动调节效果示意图 低压配网中的三相不平衡是普遍存在的。在城网及农网中由于大量单相负荷的存在，三相间的电流不平衡现象尤为严重。电网中的电流不平衡会增加线路及变压器的损耗、降低变压器的出力、影响变压器的运行安全，还会造成零点漂移，导致三相电压不平衡，降低供电质量。针对上述情况，我公司本着优化电能质量、实现节能减排的目的，精心设计研发出了三相不平衡自动调节装置。该装置在额定容量内将零序电流滤除90%以上，三相不平衡度控制在10%以内。

三相电压不平衡的区分判断方法和解决办法

三相电压不平衡的区分判断方法和解决办法 引起三相电压不平衡的原因有多种，如：单相接地、断线谐振等，运行管理人员只有将其正确区分开来，才能快速处理。 一、断线故障如果一相断线但未接地，或断路器、隔离开关一相未接通，电压互感器保险丝熔断均造成三相参数不对称。上一电压等级线路一相断线时，下一电压等级的电压表现为三个相电压都降低，其中一相较低，另两相较高但二者电压值接近。本级线路断线时，断线相电压为零，未断线相电压仍为相电压。 二、接地故障当线路一相断线并单相接地时，虽引起三相电压 不平衡，但接地后电压值不改变。单相接地分为金属性接地和非金属性接地两种。金属性接地，故障相电压为零或接近零，非故障相电压升高1.732倍，且持久不变；非金属性接地，接地相电压不为零而是降低为某一数值，其他两相升高不到1.732倍。 谐振原因随着工业的飞速发展，非线性电力负荷大量增加，某 些负荷不仅产生谐波，还引起供电电压波动与闪变，甚至引起三相电压不平衡。

谐振引起三相电压不平衡有两种： 一种是基频谐振，特征类似于单相接地，即一相电压降低，另两相电压升高，查找故障原因时不易找到故障点，此时可检查特殊用户，若不是接地原因，可能就是谐振引起的。 另一种是分频谐振或高频谐振，特征是三相电压同时升高。 另外，还要注意，空投母线切除部分线路或单相接地故障消失时，如出现接地信号，且一相、两相或三相电压超过线电压，电压表指针打到头，并同时缓慢移动，或三相电压轮流升高超过线电压，遇到这种情况，一般均属谐振引起。 三相不平衡的危害和影响：

对变压器的危害。在生产、生活用电中，三相负载不平衡时，使变压器处于不对称运行状态。造成变压器的损耗增大(包括空载损耗和负载损耗)。根据变压器运行规程规定，在运行中的变压器中性线电流不得超过变压器低压侧额定电流的25%。此外，三相负载不平衡运行会造成变压器零序电流过大，局部金属件升温增高，甚至会导致变压器烧毁。 对用电设备的影响。三相电压不平衡的发生将导致达到数倍电流不平衡的发生。诱导电动机中逆扭矩增加，从而使电动机的温度上升，效率下降，能耗增加，发生震动，输出亏耗等影响。各相之间的不平衡会导致用电设备使用寿命缩短，加速设备部件更换频率，增加设备维护的成本。断路器允许电流的余量减少，当负载变更或交替时容易发生超载、短路现象。中性线中流入过大的不平衡电流，导致中性线增粗。 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。三相不平衡的危害及解决办法： 一、三相电压或电流不平衡等因素产生的主要危害： 1、旋转电机在不对称状态下运行，会使转子产生附加损耗及发热，从而引起电机整体或局部升温，此外反向磁场产生附加力矩会使

变压器三相负荷不平衡原因分析及防范措施

变压器三相负荷不平衡原因分析及防范措施 发表时间：2018-06-11T15:06:54.410Z 来源：《河南电力》2018年2期作者：张璇 [导读] 变压器三相负荷不平衡，可能使低压电网的三相负荷不平衡度加大，这不仅关系到供电可靠性和稳定性，还会增加低压线路线损，使变压器出力下降。 （国网山西省电力公司太原供电公司山西太原 030012） 摘要：变压器三相负荷不平衡，可能使低压电网的三相负荷不平衡度加大，这不仅关系到供电可靠性和稳定性，还会增加低压线路线损，使变压器出力下降。因此变压器台区三相负荷不平衡问题应当引起重视。 关键词：变压器三相负荷不平衡；原因；防范措施 一、变压器三相负荷不平衡引起的麻烦 某地区多个台变多次出现一相总熔断器熔丝烧断的情况，利用用电采集系统采集配变的三相负荷数据，均为三相负荷不平衡引起，随着夏季用电负荷的不断增加，这种不平衡的情况也突显出来，随之带来抢报修以及服务热线诉求工单的数量猛增，给企业的优质服务带来影响。 在线损合格台区整改提高工作中也发现，因三相负荷的不平衡也会造成台区线损率的增加。在三相负荷不平衡度较大的情况下，在配电变压器中性点不接地或接地电阻达不到技术要求时，中性点将发生位移造成中性线带有一定的电压，从而加大线路电压的电压降，降低功率的输出，线路供电电压偏低，尤其是线路末端的电压远远超出电压降的允许范围，直接导致用户的用电设备不能正常工作，电气效能降低，同时极大的增加了低压线损率。通过用电采集系统提供的相关数据证明，一般情况下三相负荷不平衡可引起低压线损率升高2%～10%，三相负荷不平衡度若超过15%，则线损率显著增加，不平衡度越高对低压线损率的影响越大，如不平衡度超过30%，通过计算影响低压线损可以达到3%～6%。而事实上由于城乡用户受经济条件的制约和家用电器普及率的逐年提高，三相负荷不平衡度情况越来越严重，目前通过用电采集系统提供的数据计算，每天三个用电高峰期三相负荷不平衡度超过10%的占总综合变台区的60%，不平衡度超20%的台区数占总台区的40%，不平衡度超过30%的台区数占台区的26%。不平衡度越大的台区供电线路末端用户普遍反映电压偏低，而低压线损率也普遍反映较大。在低压三相负荷不平衡度的影响下，使配电变压器处于不对称运行状态，造成配电变压器的负载损耗和空载损耗增大，而影响到10kV线损率。 二、三相不平衡对变压器的影响 （1）三相不平衡将增加变压器的损耗 变压器的损耗包含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。而负荷损耗则随着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。 （2）三相不平衡降低了配电变压器的出力 配电变压器容量的设计和制造是以三相负载平衡条件确定的，如果三相负载不平衡，配电变压器的最大出力只能按三相负载中最大一相不超过额定容量为限，负荷轻的相就有富裕容量，从而使配电变压器出力降低。例如100kVA配电变压器，二次额定电流为144A，若Ia为144A，Ib、Ic分别为72A，配电变压器的出力只有67％。 （3）三相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，减少变压器的寿命。（温度每增加8度，使用年限将减少一半，甚至烧毁绕组。 （4）三相负荷不平衡运行会造成变压器零序电流过大，局部金属件温升增高 在三相负荷不平衡运行下的变压器，必然会产生零序电流，而变压器内部零序电流的存在，会在铁芯中产生零序通磁，这些零序通磁就会在变压器的油箱壁或其它金属构件中构成回路。但配电变压器设计时不考虑这些金属构件为导磁部件，则由此引起的磁滞和涡流损耗使这些部件发热，致使变压器局部金属件温度异常升高，严重使将导致变压器运行事故。 三、影响变压器三相负荷不平衡的原因 三相负荷不平衡发生的原因主要是管理上存在薄弱环节，由于在对配电变压器三相负荷的分配上存在盲目性、工作随意性，以及运行维护人员对配电变压器三相负荷管理的责任心不到位，农村用电动力、照明的混用，尤其是居民用电单相负荷发展时无序延伸，用户用电情况不好掌握等客观因素，而在管理中又由于缺乏有效的监测、调整和考核机制，导致目前农村综合变压器三相负荷处于不平衡状态下运行。 四、防止变压器负荷不平衡运行采取的措施 （1）加强配电变压器负荷不平衡运行管理。运维班安排专人负责利用用电采集系统定期进行三相不平衡电流测试，并结合台区责任人的现场测量情况，按季度考核变压器三相负荷不平衡度的情况，把它列入考核项目，以提高农电管理人员搞好三相负荷平衡的自觉性和积极性。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，并完善相关记录台帐，为调整配电变压器负荷提供准确可靠的数据。 管理人员应熟悉台区的每个用户用电情况、设备安装地点、用电能量变化情况，特别是注意大功率用电设备数量和容量等，看其分布在那相上。然后根据情况及时调整负荷。 （2）改造配电网，加强对三相负荷分布控制。在改造台区供电方案前，要了解所改造台区的负荷变化规律和负荷分配情况，对所改造的台区进行现场勘察，掌握负荷分布情况，同时绘制台区负荷分配接线图，并严格按三相负荷平衡的原则进行布线，尽量使三相四线深入到各重要负荷中心。配电变压器设置于负荷中心，供电半径不大于500m，主干线、分支干线均采用三相四线制供电，5户以上居民尽量不采用单相供电，中性线导线截面与其它相线截面一致，以减少损耗，消除断线的事故隐患。同时制定台区负荷分配接线图，做到任何一

三相不平衡的危害以及解决措施

三相不平衡的危害以及解决措施 1如果说起三相不平衡的危害就要先知道它形成的原因1.1三相负荷的不合理分配 很多的工作人员并没有专业的对于三相负荷平衡的知识概念，因此在接线的时候并没有注意到要控制三相负荷平衡，只是盲目和随意的进行电路的接电荷装表，这在很大程度上造成了三相负荷的不平衡。其次，我国的大多数电路都是动力和照明混为一体的，所以在使用单相的用电设备时，用电的效率就会降低，这样的差异进一步加剧了配电变压器三相负荷的不平衡状况。 1.2用电负荷的不断变化 造成用电负荷不稳定的原因临时用电和季节性用电的不稳定性。这样在总量上和时间上的不确定和不集中性使得用电的负荷也不得不跟随实际情况而变化。 1.3对于配变负荷的监视力度的削弱 在配电网的管理上，经常会忽略三相负荷分配中的管理问题。在配电网的检测上，对配电变压器的三相负荷也没有进行定期的检测和调整。2三相不平衡的危害 2.1增加线路的电能损耗 在三相四线制供电网络中，电流通过线路导线时，因存在阻抗必将产生电能损耗，其损耗与通过电流的平方成正比。 当三相负载不平衡运行时，中性线即有电流通过。这样不但相线有损耗，而且中性线也产生损耗，从而增加了电网线路的损耗。 2.2增加配电变压器的电能损耗 配电变压器是低压电网的供电主设备，当其在三相负载不平衡工况下运行时，将会造成配变损耗的增加。因为配变的功率损耗是随负载的不平衡度而变化的。 2.3影响用电设备的安全运行 配电变压器是根据三相负载平衡运行工况设计的，其每相绕组的电阻、漏抗和激磁阻抗基本一致。当配变在三相负载平衡时运行，其三相电流基本相等，配变内部每相压降也基本相同，则配变输出的三相电压也是平衡的。 假如配变在三相负载不平衡时运行，其各相输出电流就不相等，其配变内部三相压降就不相等，这必将导致配变输出电压三相不平衡。 同时，配变在三相负载不平衡时运行，三相输出电流不一样，而中性线就会有电流通过。 因而使中性线产生阻抗压降，从而导致中性点漂移，致使各相相电压发生变化。负载重的一相电压降低，而负载轻的一相电压升高。 在电压不平衡状况下供电，即容易造成电压高的一相接带的用户用电设备烧坏，而电压低的一相接带的用户用电设备则可能无法使用。所以三相负载不平衡运行时，将严重危及用电设备的安全运行。 2.4电动机效率降低 配变在三相负载不平衡工况下运行，将引起输出电压三相不平衡。由于不平衡电压存在着正序、负序、零序三个电压分量，当这种不平衡的电压输入电动机后，负序电压产生旋转磁场与正序电压产生的旋转磁场相反，起到制动作用。但由于正序磁场比负序磁场要强得多，电动机仍按正序磁场方向转动。 而由于负序磁场的制动作用，必将引起电动机输出功率减少，从而导致电动机效率降低。同时，电动机的温升和无功损耗，也将随三相电压的不平衡度而增大。所以电动机在三相电压不平衡状况下运行，是非常不经济和不安全的。 3改进配电网三相不平衡的方法 （1）注重对三相负荷的合理分配。 （2）在对三相负荷的分配问题上，电力工作人员应当在实际的工作中将相关的数据进行认真的采集和记录，达到能够在一定程度上预测用电负荷的状态。 （3）其次，可以通过装设平衡装置的方式来达到更好三相平衡的分配问题。 （4）进行合理有效的无功补偿：一个是补偿功率因数一个是调节三相电流不平衡，这两者共同确定了补偿所需要的无功功率。 （5）需要考虑到负荷是会随着时间的变化而变化的，基于这种特性，补偿量也应该根据负荷的变化进行适当的调整。 （6）在装置开关和补偿设备的投切次数的限制，要在设计时设计成自动投切需要同时考虑功率因数的限制条件以及过补偿限制的条件。并需要考虑到负荷是会随着时间的变化而变化的，基于这种特性，补偿量也应该根据负荷的变化进行适当的调整。 除以上各项方法外还应该、增设对三相负荷的检测调整定期开设对三相负荷的检测工作也是非常必要的。 电力的平衡不能是绝对的，只能是尽力做到相对的平衡，在实际的检测工作中，各部门应当以国家和相关部门制定的平衡度的衡量指标作为一个标准，将检测的结果进行专业的记录和分析，对各相的负荷电流进行定期的检测，以便于及时发现一些三相的不平衡状况。通过合理的检测和对检测结果的深入分析，我们可以在最大程度上避免不平衡现象的出现，降低用电事故的出现。

配变三相不平衡解决方案及控制策略

配变三相不平衡解决方案及控制策略 发表时间：2018-07-02T11:46:01.237Z 来源：《电力设备》2018年第8期作者：刘宝娟袁林涛[导读] 摘要：现阶段，我国的经济发展的十分的迅速，电力工程的发展也有了很大的提高。 国网山东省电力公司枣庄供电公司山东枣庄 277100 摘要：现阶段，我国的经济发展的十分的迅速，电力工程的发展也有了很大的提高。当前，农村部分地区仍然存在着台区三相负荷不平衡现象，特别是季节性、时段性用户用电时间不统一造成配变三相负荷不平衡，通过人工调整三相负荷平衡是很难实现的，要实现真正三相负荷平衡，必须采用自动化方式完成，采用自动调节三相负荷平衡也解决了因台区负荷分布变化、新增用户等原因造成的三相负荷不 平衡现象。自动调节三相不平衡装置的推出是适应当前智能电网建设要求，通过调整三相负荷分配，降低三相负荷不平衡率，可以有效平衡低压线路电流，解决偏负荷相电流大压降高的问题，从而提高末端电压，降低线损。 关键词：配变三相不平衡；解决方案；控制策略引言 三相不平衡使我们评价电能质量的重要指标。就目前而言，当前造成三项不平衡的因素主要可以分为事故性和正常性两种类型，其中事故性的主要诱因是电路系统故障，而正常性则是由三相元件、线路参数以及负荷等因素的不对称引起的。属于允许长期存在或长时间存在的三项不平衡现象。在低压电网中，配电变压器是中心枢纽，而三相负荷的平均分配则是确保电能质量、为用电单位输出高安全系数电能的重要保障。近年来，国家采取了诸多措施改变农村等偏远地区低压电网状况，使配电台区的供电能力和电压质量有了一定程度的提高。但三相负荷不平衡这一问题仍将导致低压电网的可靠性与稳定性降低、电能质量差、线损率与故障率高，甚至影响电力系统的安全运行。 1基本概念 在电路理论中，根据供电是系统的电量是否对称将其分为了对称系统和不对称系统。其中对称系统表示的电动势、电压以及电流等数值大小相等，而且彼此的相互移动角度均为2π/m。此外，根据多相系统是否平衡的特点，又可以将其分为多相平衡系统和多相不平衡系统与不平衡的，两者的根本区别在于电路系统中的功率是都根据时间的变动而变动，若变动，则是不平衡系统，若不变动，则是平衡系统。最后，我们还应该明白系统不对称的多相系统并不是衡量其是否平衡的标准。例如，在不对称二相系统中，其主要组成单元为两个大小相等，夹角互为90度角的电动势，这种电路的对称性与平衡性则是相互对应。而在单相系统中，其功率受时间变化的影响，波动范围为:p1+1/cosφ，p1－1/cosφ。其中p代表系统的有功功率。这种电路的对称性和平衡性则不能对应。但是，本文的主要目的是为了论述三相系统的不平衡，所以将“不平衡”和“不对称”定义为同种含义。 2配变三相不平衡的危害 2.1影响电能质量、危及安全 对电能质量的影响主要体现在由于中性点漂移引起三相电压不对称。当配电变压器在三相负荷不对称运行时，变压器次级线圈发生三相电流运行异常，异常现像导致中性线产生零序电流。此类现状下，使得三相电流电压对称性出现异常，三相电流中性点产生位移，这时将出现三相电压不对称的电能质量问题。当配电变压器长期处于不平衡运行时容易造成如下问题：1）低压相电用电户电器设备，因电压异常现象无法正常应用。高压相电用电户，电器设备则因电压变动存在设备烧坏的可能性。2）三相电流运行异常，造成中性线出现零序电流。零序电流的移动，导致中性线产生电流。最终造成中性线路熔断，相电压运行失效，转换为线电压。此类现状下，对于用电设备以及操作人员的人身安全，都造成了较大的危害。3）电流负荷较大区域，最终用电线路在供电的过程中，产生了大量的热能。热能现象使得用电线路绝缘性快速降低，最终造成人员触电等危害。4）三相电流不平衡运行时间加长，超负荷区域负载超限。最终造成相电导线熔断，电器设备烧毁。严重时可能造成变压器设备的爆炸等后果，严重影响电网的安全运行。 2.2配变产生零序电流 配变在三相负荷不平衡工况下运行，将产生零序电流，不平衡度越大，则零序电流也越大。运行中的配变若存在零序电流，则铁芯中将产生零序磁通(高压侧没有零序电流)，迫使零序磁通只能以油箱壁及钢构件作为通道通过，而钢构件的导磁率较低，零序电流通过钢构件时，产生磁滞和涡流损耗，从而使配变的钢构件局部温度升高发热。配变的绕组绝缘因过热而加快老化，导致设备寿命降低，同时，零序电流的存在也会增加配变的损耗。 2.3增加线路的电能损耗 在三相四线制供电网络中,电流通过线路导线时因存在阻抗必将产生电能损耗,其损耗与通过电流的平方成正比。当低压电网以三相四线制供电时,由于有单相负载存在,造成三相负载不平衡在所难免。当线路三相负载不平衡运行时,中性线即有电流通过,这样不但相线有损耗,而且中性线也产生损耗,从而增加了电网线路的损耗。 3配变三相不平衡的控制措施 3.1换相控制策略 基于台区配变终端的三相不平衡治理系统换相控制策略是关键。配变终端根据设定的周期定时计算三相不平衡率，当计算值大于设定的三相不平衡门槛值时，将对分散安装的换相开关进行控制换相。首先找出配变低压侧三相电流中的最大值及其所在相序、最小值及其所在相序以及中间值所在相序，然后查寻是否有换相开关所带负荷位于配变低压侧三相电流最大值和中间值所在相序，若无本轮调节结束。若存在则遍历所有符合条件的换相开关，将换相开关负荷所在相序为转出相、配变低压侧三相电流中的最小值所在相序为转入相，计算出转换后的三相不平衡率，该值小于转换前的三相不平衡率则存入可控队列。 3.2预测控制策略 换相开关根据采集的电流值，实时调整不平衡负载的方式节能效果最好，但换相动作过于频繁会给用户生活带来干扰，例如引起白炽灯跳闪等现象发生。预测控制策略是基于用户历史负荷数据，采用时间序列分析、模糊理论等算法对未来负荷变化情况作出预测，在凌晨等非高峰时段调整换相开关，避免在用电高峰期的频繁换相给居民生活带来影响。系统对用电随机性的准确预测是影响治理效果的主要因素，换相开关的提前或滞后动作减少了对用户的影响，但总体来说牺牲了节能效果。 3.3加强对配变的监测，形成闭环管理