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低压配电网三相负荷分配不平衡的分析
当前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. 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： 低压配电线路有三相四线制、三相三线制、单相二线制等供电形式，线路交错繁杂，各相电流不平衡，沿线负荷分布没有一定规律，并且缺乏完整的线路参数和负荷资料，所以要准确地计算线路损耗是比较困难的，目前利用电流或者电压的不平衡度结合电流电压的向量计算在实际情况下比较复杂同时在实际应用中也不太切实可行，笔者在本文中利用一种简单近似的方法推导出因为的对低压配网的损耗影响， 以目前低压配网常见的三相四线制的接线方式分析，设定3相负荷平衡下3相负荷为3P负载=PA+PB+PC=3P（PA=PB=PC=P），此时的线路损耗为设定P损耗=IA2R+IB2R+IC2R=3IA2RA=3P2/U2 （IA=IB=IC=I，RA=RB=RC=R），假设三相负荷出现最严重偏相的情况下，即出现二相缺相运行，假设所有负荷接在C相的情况上运行，同时认为每个电气节点的电压相等， 此外，在三相系统中每个相线对星形接法的中点电压间有120°的相位移动，故当每相的负荷相等时，在零线上的电流为零。当三相负荷不均衡时，零线电流等于3相不平衡电流的矢量和，在抵消基波电流后的不平衡电流流入零线，由于谐波的影响，零线电流可以达到相线电流的1.5倍。此零线电流在零线回路造成的损耗在低压线路损耗中也占有一定的比例。 2.2 三相负荷不平衡造成配变自身电能损耗增大。 配电变压器在三相负荷不平衡状态下运行，在低压侧产生零序电流。对于Y/Y0接线的配电变压器来说，变压器高压侧无中性线，所以高压侧无零序电流，低压侧零序电流产生的零序磁通就不能和高压侧相互抵消。所以，零序磁通将从通过配电变压器的铁心、油箱壁等钢铁构件中，因为铁心等构件本身也是导体，在垂直于磁力线的平面上就会产生感应电动势，这个电动势形成闭合回路并产生电流，使变压器的损耗增加,这也就是常讲的变压器的铁损增加了。目前虽然由于三相负荷不平衡造成配变自身电能损耗在整个配电网中损耗不是太大，但是也不能忽视。 |