县域农村电网三相不平衡治理典型做法

县域农村电网三相不平衡治理典型做法

陈 贤阳

国网安徽省电力有限公司肥东县供电公司， 安徽 合肥 231000

摘要：随着国网公司推行“提质提效”方针以来，县域农村电网的高损台区治理成为当前公司首要任务，其中三相不平衡治理成为降低线损最重要的方法。本文结合现实工作存在三种情况（全部改造、部分改造、维持原样），给出分别相应的治理方案，为三相不平衡治理提供一种思路，具有很高的实用性、借鉴性。

关键词：农村电网；高损台区；三相不平衡治理；降低线损

引言

三相不平衡是国内中低压配电网中长期存在的状况，在三相四线制接线方式为主的乡村电网中，由于居民生产生活主要为单相负荷，加上受负荷分散性（同时率）的影响，低压各相运行情况可控性较差，这类三相负荷不对称导致的不平衡，是配网系统三相不平衡的主要原因；另外，由于缺乏分相分组随动补偿导致的三相负荷功率因数不同、以及低压回路元器件单相故障等，也是引发三相不平衡情况的重要因素。

1 三相不平衡的主要危害

（1）增加线路的电能损耗。

（2）增加配变的电能损耗。配变作为低压电网最重要的设备，因其三相所带负荷的不平衡导致配变产生额外损耗。

（3）配变出力减少。配变在设计时，是综合考虑当地负荷的用电水平，并留有一定的裕度。当三相不平衡度越高，产生的损耗也就越高，其配变的出力也就越少。若配变在工况情况下

运行，会因配变出力减少产生重过载现象，严重时会烧毁配变。

（4）配变产生零序电流。因零序电流而在铁芯存在零序磁通产生磁滞损耗和涡流损耗，从而引起配变局部温度升高。

2 三相不平衡问题现状及原因

2.1青春社区三相不平衡问题现状

以肥东县包公镇青春社区为例，介绍其三相不平衡问题现状。从低压出口功率监测来看，现状10个台区普遍存在三相不平衡度偏大的情况。经对各典型日进行监测的96次采样数据进行统计可知，三相负载不平衡度位于15%以内的均在20次以内（累计持续5个小时），三相负载不平衡度位于30%以内的，均均在40次以内（累计持续10个小时）；负荷高峰时段，各三相负载不均衡度均大于15%。

2.2青春社区三相不平衡问题原因

结合设备工况调研，以及运行记录监测可知：青春社区各台区低压回路中，多数存在C相功率偏大，A相功率偏小情况；从各三相回路年度负载采样数据统计可知，约80%以上的时段存在三相不平稳越限问题，三相负载不均衡度主要由分相挂接居民户表不均衡，台区低压侧缺乏有效补偿装置导致。

表2-1 青春社区台区三相不平衡问题成因统计表

随青春社区负荷进一步发展，三相不平衡度如不解决，将导致配变损耗进一步增加，同时季节性高峰期内配电供电能力受到影响。

3 三相不平衡问题治理思路

（1）各不平衡问题原理上属于居民用电行为不确定性和分散性导致，绝对的平衡状态是不存在的；

（2）居民生活用电实际周期性特征明显，各终端家电在高温期、中午和晚高峰同时率较高；由于区域电网尚存多数户表未三相四线到户，导致分相挂接户表数量偏差较大，高峰期居民生活电器和空调集中使用，导致不平衡程度较大；

（3）受历史年及现状无功配置模式影响，侧缺乏对低压电网的有效调节手段。

因此，规划设计阶段，主要针对上述负荷（户表）分配和调节能力提出要求。

4 三相不平衡问题规划阶段方案

在一次设备优化基础上，提出青春社区三相不平衡治理方案如下：

（1）基于优选和低压电网布局结论，细化—主干—分支—户表的全过程规划引导；通过低压线路及村域负荷分布协调性规划，实现分支线（接户线）三相户表量平衡，分支到主干的三相户表（负荷）平衡。规划建议各户表相序调节如下：

图4-1 三相不平衡治理—终端户表接入规划示意图

需要特别说明的是：上述示例方案，是基于中心村整治改造后，户均功率和用电行为基本一致，且低压电网设备良好的情况下实施的；通过三项均衡实现负荷近似均衡，通过无功分相精准补偿达到运行最优，如4-2所示中心村规划后拓扑图。

图4-2中心村规划后拓扑图

其他自然村存续用电区域，由于设备并非全部改造，因此不宜完全均衡分配用户（户表），规划设计环节，需要对用电负荷、漏电情况进行摸排，对用电负荷和漏电情况同一等级的用户，采用三相均衡分布挂接的方式。

对于非中心村域，对于下述三类用户：

（1）用电水平小的用户，负荷低，日用电时长短，线路状况较差；

（2）用电水平较高的用户，负荷较高，日用电时长较长，线路状况较好；

（3）地埋接线用户，其泄露电流较大。

规划按照每相上接这三类用户的各三分之一进行优选分配。详见规划后非中心村规划后拓扑图，如图4-3所示。

图4-3 非中心村规划后拓扑图

规划后，重点实现各三相四线覆盖到户，低压回路运行负载、漏电情况、电压幅值基本均衡，表后损耗大幅降低，各类负荷周期内三相不均衡程度大幅降低。

（4）基于末端缺乏有效平衡装置，规划对各相进行无功优化，现状存续和新建低压综合配电箱无功补偿容量统一按120kVar配置，采用6组容量比为“1:2:4:8:8:8”全分相精准自动补偿方式。配合迁改、新建，同步追加全分相精准自动补偿装置11套。

结论

本文针对中心村的整村改造和非中心村局部改造的两种形式。对中心村采取无功分相精准补偿来治理三相不平衡，对非中心村采用每相挂接均等用户数来降低表后线损来整治三相不平衡度。对现状存在三相不平衡且无改造计划的现存三相不平衡的台区，采用无功补偿装置进行精准补偿，整治三相不平衡。该文提出的三种方案，为于整治现状三相不平衡的问题台区提供了思路，具有很强的借鉴性。

参考文献：

[1]配电变压器三相不平衡运行带来的附加损耗、电压偏差及补偿方法[J].杨云龙,王凤清.电网技术.2008

[2]配电台区三相负荷不平衡实时在线治理方法研究[J].方恒福,盛万兴,王金丽,梁英,王金宇,王思源.中国电机工程学报.2015(09)

[3]基于智能换相开关的配电台区三相不平衡治理研究与应用[D].陈浩.西安理工大学.2019

[4]农村配电网三相不平衡综合治理装置的研究[D].李建镇.哈尔滨理工大学.2019

作者简介：陈贤阳（1988-）男，安徽合肥人，国网肥东县供电公

司规划专责，研究方向：县域主网及配电网规划。

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