背景介紹

隨著國民經濟的發展，用戶、企業電量的逐年增加，尤其是在廣大農村、城鄉結合部等用電負荷高增長地區，一些配變臺區由于受地理位置和技術因素的影響，三相不平衡及低電壓情況突出。再者，在我國城鄉低壓配電網中普遍采用三相四線制供電方式，配電變壓器多為10/0.4kV降壓、Y/yn0接線。理想情況下，三相負荷為平衡配置變壓器對稱運行。但實際的供電網絡是三相生產用電與單相負載混合用電，再加上相關線路的標準不統一問題、單相用戶不可控的增容、大功率負載的接入以及單相負載用電時間的分散問題，都是造成三相負載不平衡的因素。

三相負荷不平衡除了容易對用戶電壓、臺區線損造成影響外，還會增加變壓器的有功損耗，使配電變壓器運行溫度升高，降低配電變壓器效率，影響電動機輸出功率并使繞組溫度升高，產生中性點電壓偏移，造成三相電壓不對稱，導致局部電壓過高或過低的情況，嚴重時會燒毀用戶電器。此外，還會加大對周圍通信系統的干擾，影響正常通信質量，給供電企業和人民生活造成一定的影響。

圖1 農村配網和住宅小區

配網電流不平衡問題概述

針對上述綜合性問題，需要應用綜合治理的技術才能解決低壓配電系統三相負荷不平衡問題，而針對當前三相負荷所產生的不平衡電流，最行之有效的方法就是做到盡量合理的分配負荷。當前低壓配電系統中，尤其是農網改造過程中應用較廣的三相負荷不平衡自動調節裝置的主要功能就是通過綜合技術手段，自動檢測三相電路中的不平衡問題，智能優化三相電流的不平衡，以達到“合理的分配負荷”的目的。

本文通過設定不同的測試工況，來直觀的檢測某三相負荷不平衡自動調節裝置在自動檢測三相線路不平衡問題、智能優化三相電流不平衡方面的綜合能力。

測試工況分析

待測試裝置技術參數

交流輸入（三相四線）：400V  50Hz

額定容量：75kVA

如圖2所示，搭建三相電流不平衡補償測試平臺，模擬裝置智能補償三相不平衡有功電流時的運行環境，圖示測試回路中R1、R2、R3為電阻性負載。

圖2 三相負荷不平衡自動調節裝置

補償功能測試回路

根據測試要求正確連接互感器，選擇裝置在有功不平衡補償模式下運行，檢測裝置分別在以下三種不同工況時的不平衡補償能力。

工況一:

被測裝置如圖2所示并入測試回路中。僅投入QF1路負載，調節R1，僅A相回路加載30A有功電流；

工況二:

被測裝置如圖2所示并入測試回路中。僅投入QF1、QF2路負載，調節R1、R2，僅A相回路和B相回路加載30A有功電流；

工況三:

被測裝置如圖2所示并入測試回路中。投入QF1、QF2、QF3路負載，調節R1、R2和R3，A、B、C三相分別加載10A、20A、30A有功電流；

分別記錄如下內容:

不平衡補償前網側電流（A、B、C、N）、不平衡補償后網側電流（A、B、C、N），要求在以上三種工況下，三相負荷不平衡自動調節裝置運行補償之后，網側電流滿足：A相、B相、C相電流的不平衡度在10%以內，則該項測試合格。

不平衡度是指三相電力系統中三相不平衡的程度，用電壓或電流負序分量均方根值與正序分量均方根值百分比來表示。由于負序分量無有效測試手段，工程上，三相電流不平衡度采用下面的方法計算：

（本文測試時不平衡度計算參照上述方法）

測試數據結果及分析

工況一:僅A相投入30A有功電流，進行不平衡補償

記錄工況一:

測試數據如下（由于實際記錄的數據較多，下表中的數據為某段時間內連續記錄數據的平均值）

工況二:僅A/B相分別投入30A有功電流，進行不平衡補償

記錄工況二:

測試數據如下（由于實際記錄的數據較多，下表中的數據為某段時間內連續記錄數據的平均值）

工況三:A/B/C分別投入10A/20A/30A有功電流，進行不平衡補償

記錄工況三:

測試數據如下（由于實際記錄的數據較多，下表中的數據為某段時間內連續記錄數據的平均值）

結論

以上測試數據及結果直觀反映了三相負荷不平衡自動調節裝置的三相不平衡有功電流的補償能力，正如本文背景介紹中所述，三相不平衡問題是一個綜合性的問題，需要綜合治理，治理過程中需要考慮不同的應用需求、綜合治理功能的優先級別、經濟性與實用性等。具體來說，如單相分布式光伏接入低壓配電網時的應用需求與常規單相用電戶的應用需求應該區別研究；實際裝置的功能一般是綜合性的，包含不平衡補償、無功補償、諧波補償等功能，如何定位各功能的優先等級，也是需要充分考慮的；另外由于該裝置多應用于戶外、尤其是農村偏遠地區，對于IP防護等級、使用壽命周期、維護保養能力等也是要綜合設計。

總之，隨著十三五農網改造升級工程的實施，低配電系統三相負荷不平衡問題亟需大力解決，研究三相負荷不平衡自動調節裝置，及時掌握配電變壓器的負荷大小及三相電流、電壓等情況，綜合運用技術手段，從根本上解決“三相不平衡”電力質量問題顯得尤為重要。