三相負荷不平衡對線損的影響

時間:2011-10-31 07:26 來源:未知

采用三相四線製供電方式，由於用戶較為分散，線路較長，如果三相負荷不平衡，將直接增加電能在線路的損耗，下麵試加分析。

這時單位長度線路上的功率損耗為：

ΔP1=I2aR+I2bp+I2cR+I2o×2R=(1)

式中R--單位長度線路的電阻值，中性線的截麵積通常隻有相線的一半，故中性線的單位長度線路的電阻值取2R。

當三相負荷完全平衡時，三相電流Ia=Ib=Ic=Icp，中性線的電流Io=0，這時單位長度線路上的功率損耗為：

ΔP=3I2cpR(2)

如果各相電流不平衡，則中性線中有電流通過，損耗將顯著增加。為討論方便，引入負荷不平衡度β概念：

β=(Imax-Icp)/Icp×100%(3)

式中Imax--負荷最大一相的電流值

　　Icp--三相負荷完全平衡時的相電流值摘自:工變電器.

下麵分三種情況討論三相負荷不平衡時線損值的增量。

1　一相負荷重，兩相負荷輕

假設A相負荷重，B、C相負荷輕，則Ia=(1+β)×Icp，Ib=Ic=(1-β/2)Icp，在三相相位對稱的情況下，中性線的電流Io=32βIcp。代入式(1)，這時單位長度線路上的功率損耗為：

ΔP1=(1+β)2I2cpR+2(1-β/2)2I2cpR+94β2I2cp×2R=3I2cpR+6β2I2cpR(4)

它與三相負荷平衡時單位長度線路上的功率損耗的比值，稱為功率損耗增量係數。其值為K則：

K1=ΔP1ΔP=3I2cpR+6β2I2cpR/3I2cpR=1+2β2(5)

2　一相負荷重，一相負荷輕，第三相的負荷為平均負荷

假設A相負荷重，B相負荷輕，C相負荷為平均值，顯然Ia=(1+β)Icp，Ib=(1-β)Icp，Ic=Icp，則在三相相位對稱的情況下，中性線的電流 。得出單位長度線路上的功率損耗為摘自:工變電器.：

ΔP2=(1+β)2I2cpR+(1-β)2I2cpR+I2cpR+3β2I2cp×2R=3I2cpR+8β2I2cpR(6)

K2=ΔP2ΔP=3I2cpR+8β2I2cpR3I2cpR=1+8/3β2(7)

3　一相負荷輕，兩相負荷重

假設Ia=(1-2β)Icp，Ib=Ic=(1+β)Icp，則在三相相位對稱的情況下，中性線的電流Io=3βIcp。這時單位長度線路上的功率損耗為：

ΔP3=(1-2β)2I2cpR+2(1+β)2I2cpR+9β2I2cp×2R=3I2cpR+24β2I2cpR(8)

K3=ΔP3ΔP=3I2cpR+24β2I2cpR3I2cpR=1+8β2(9)

比較式(5)、(7)、(9)，顯然，當負荷不平衡度β相等時，K3＞K2＞K1＞1，對於三相四線製結線方式，由此可得出如下結論：

(1)三相四線製結線方式，當三相負荷平衡時線損最小；當一相負荷重，兩相負荷輕的情況下線損增量較小；當一相負荷重，一相負荷輕，而第三相的負荷為平均負荷的情況下線損增量較大；當一相負荷輕，兩相負荷重的情況下線損增量最大

(2)當三相負荷不平衡時，不論何種負荷分配情況，電流不平衡度越大，線損增量也越大。

按照規程規定，不平衡度β不得大於20%。若使β=0.2，則K1=1.08，K2=1.11，K3=1.32，也就是說，相對於三相平衡的情況而言，由於三相負荷不平衡(且在規程允許範圍內)所引起的線損分別增加8%、11%、32%。

下麵繪出了負荷電流不平衡度β與功率損耗增量係數K的關係曲線。從曲線上可以明顯地看出β對線損的影響。當然，上述各式和圖2的關係曲線是在中性線的截麵積為相線的一半時才成立，否則倍數值將改變，但隻要β≠0，則K＞1，上述兩點結論依然成立。

為此在三相四線製的低壓網絡運行中，應經常測量三相負荷並進行調整，使之平衡，這是降損節能的一項有效措施，對於輸送距離比較遠的農村配電線路來說，效果尤為顯著。

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