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摘要：低压配电网三相负荷不平衡不仅将增加变压器和线路损耗，而且会影响设备安全运行，因此治理三相负荷不平衡具有很重要的实际意义。本文主要分析了配电网三相负荷不平衡的危害以及治理策略，以供参考。
关键词：低压；配电网；三相负荷不平衡
随着社会发展和经济水平提高，电能的作用日益重要，无论是企业生产还是居民生活都离不开电能。居民负荷的增加和电力电子技术的发展，使电力负荷的构成出现了新的变化。非线性负荷、冲击性负荷及单相负荷的接入，进一步加剧了配电网三相不平衡等电能质量问题，并对电网的安全稳定运行造成威胁。近年来，对于配电网三相不平衡进行研究和优化，逐渐成为配电网优化的重要课题之一。
1低压配电网三相不平衡概述
电力系统的低压配电网中，三相电压量大小相等，并按照顺序排序。三相彼此之间构成2π/3角，这种情况被称为三相平衡；反之，则被称为三相不平衡系统。三相不平衡的产生原因可以分为正常性和事故性两类。正常性不平衡主要是系统三相元件或者负载批次之间不对称造成的。将三相电压允许不平衡度作为衡量电能质量的指标，在一定程度上是根据正常性不平衡来确定的。
一般情况下，三相电压不平衡是三相负荷之间彼此不平衡造成的。当不平衡的三相电压加在三相电动机上时，会导致电动机产生负序电流、阻尼力矩，从而导致电动机转子中的热损失增加，造成电动机温度升高，噪声变大。尤其是当一相开路时，电动机会处于两相运行的状态。如果此时的负载不变，则会导致电动机被烧坏。
2配电网三相负荷不平衡危害分析
2.1配电网运行安全的影响
三相负荷不平衡主要体现在中性点漂移所引起的电压不平衡。当三相负荷不平衡时，即每相的负荷有区别、不完全对称，此时三相负荷电流也会产生不对称，即电流相角相互间不是相差120度或者幅值不等，中性线上就会出现零序电流。零序电流产生的零序磁通会在变压器二次侧感应出零序电动势，导致中性点的电压漂移，最后造成三相电压不平衡。
如图1，正常运行时A、B、C三相的电压（UA、UB、UC）矢量相互对称，中性点UN电压为0。但当出现负荷不均衡时，会导致中性点偏移，即中性点电压UN’≠0，三相电压变为UA’、UB’、UC’致三相负荷电压不平衡。
2.2配电网的损耗
网损最小是电网经济运行控制的重要指标。当负荷不均衡时，例如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。且偏离原来的平衡点造成的电网损耗是平衡点的电网损耗的几倍，大大增加了电网的投入成本，越不平衡损耗越大，对电网的经济运行造成了极大的浪费。
3低压配电网三相负荷不均衡的应对措施
3.1负荷补偿
负荷补偿实际上是在电源侧或者配电网侧增设补偿装置对三相间不对称负荷进行调补，降低不平衡度，使三相不平衡系统转变为三相平衡系统。
C.P.Steinmetz教授首先提出了在线性三相三线制的不平衡系统中理想的补偿网络理论。该理论主要是指在三相电压平衡时，任何线性及中性点不接地的三相不平衡负载，可以通过并联一个理想的补偿网络将不平衡的三相负荷变成平衡的三相有功负荷，且不会改变电源和负荷之间的有功功率交换。
后人采用对称分量法将三相四线制中的各相分为正序、负序、零序，可将Steinmetz理论向三相四线制的网络进行推广应用，进而求出各相所需补偿的导纳值，解决了由于负载导纳所表示的补偿导纳不容易被测量的问题。
目前所采用的三相负荷不平衡的治理方法是附加无功补偿装置，可分为静态补偿和动态补偿。静态补偿的方法造价低，控制和结构简单，但装置的性能易受到负荷的影响，不确定性较大。图2列出了目前负荷补偿的主要应用。
虽然负荷补偿装置在治理负荷不平衡问题上的应用较多，但是由于补偿装置占地面积大、花费较高，相对于其他办法而言，并不适合于低压配电区，因此需要找到更为优良的解决办法。
3.2调整三相负荷不平衡
由于农村的三相四线制的电网用电具有不确定性，无法预测用户何时何地且采用何种方式用电，因此由三相负荷不平衡带来的三相不平衡电流具有随机性，此时我们可以采用下列方式进行改善，采用交叉换相将不平衡负荷合理的分配到各相；将不平衡负荷分散的分布在各处，降低不平衡负荷的集中率；采用换相开关的投切，通过自动切换用户的相序，尽量将不平衡负荷均匀的分布在三相上，降低不平衡度。图3为低压负荷在线自动换相电路示意图。
目前国内切换开关的切换时间最快为1s，即换相时将引起用户瞬时停电，因此，在电压敏感度不高且配变台区的功率因数不低于0.9的用户节点上，可以安装三相不平衡换相器。
结语
在配电网运行的过程中，三相不平衡现象会提高电网运行过程中的损耗，降低电网运行的经济效益，所以我们必须要采取有效措施积极处理三相不平衡问题。现有的处理办法无法实现理想的补偿效果，所以必须要开发出一种安全经济的策略，进而能够更好地提高电网运行的经济性。在低压配电区不能应用负荷补偿方法，应积极寻求更好的处理方式。
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