三相负荷不平衡对线损的影响 -凯发官网入口

                            采用三相四线制供电方式，由于用户较为分散，线路较长，如果三相负荷不平衡，将直接增加电能在线路的损耗，下面试加分析。 
    三相四线制结线方式如图1所示。 



图1　三相四线制接线方式    这时单位长度线路上的功率损耗为： 
        δp1=i2ar+i2bp+i2cr+i2o×2r=(1) 
    式中r--单位长度线路的电阻值，中性线的截面积通常只有相线的一半，故中性线的单位长度线路的电阻值取2r。 
    当三相负荷完全平衡时，三相电流ia=ib=ic=icp，中性线的电流io=0，这时单位长度线路上的功率损耗为： 
        δp=3i2cpr(2) 
    如果各相电流不平衡，则中性线中有电流通过，损耗将显著增加。为讨论方便，引入负荷不平衡度β概念： 
        β=(imax-icp)/icp×100%(3) 
    式中imax--负荷最大一相的电流值 
　　    icp--三相负荷完全平衡时的相电流值 
    下面分三种情况讨论三相负荷不平衡时线损值的增量。 
    1、一相负荷重，两相负荷轻 
    假设a相负荷重，b、c相负荷轻，则ia=(1+β)×icp，ib=ic=(1-β/2)icp，在三相相位对称的情况下，中性线的电流io=32βicp。代入式(1)，这时单位长度线路上的功率损耗为： 
        δp1=(1+β)2i2cpr+2(1-β/2)2i2cpr+94β2i2cp×2r=3i2cpr+6β2i2cpr(4) 
    它与三相负荷平衡时单位长度线路上的功率损耗的比值，称为功率损耗增量系数。其值为k则： 
    k1=δp1δp=3i2cpr+6β2i2cpr/3i2cpr=1+2β2(5) 
    2、一相负荷重，一相负荷轻，第三相的负荷为平均负荷 
    假设a相负荷重，b相负荷轻，c相负荷为平均值，显然ia=(1+β)icp，ib=(1-β)icp，ic=icp，则在三相相位对称的情况下，中性线的电流 。得出单位长度线路上的功率损耗为： 
        δp2=(1+β)2i2cpr+(1-β)2i2cpr+i2cpr+3β2i2cp×2r=3i2cpr+8β2i2cpr(6) 
    k2=δp2δp=3i2cpr+8β2i2cpr3i2cpr=1+8/3β2(7) 
    3、一相负荷轻，两相负荷重 
    假设ia=(1-2β)icp，ib=ic=(1+β)icp，则在三相相位对称的情况下，中性线的电流io=3βicp。这时单位长度线路上的功率损耗为： 
        δp3=(1-2β)2i2cpr+2(1+β)2i2cpr+9β2i2cp×2r=3i2cpr+24β2i2cpr(8) 
        k3=δp3δp=3i2cpr+24β2i2cpr3i2cpr=1+8β2(9) 
    比较式(5)、(7)、(9)，显然，当负荷不平衡度β相等时，k3＞k2＞k1＞1，对于三相四线制结线方式，由此可得出如下结论： 
    (1)三相四线制结线方式，当三相负荷平衡时线损最小；当一相负荷重，两相负荷轻的情况下线损增量较小；当一相负荷重，一相负荷轻，而第三相的负荷为平均负荷的情况下线损增量较大；当一相负荷轻，两相负荷重的情况下线损增量最大。 
    (2)当三相负荷不平衡时，不论何种负荷分配情况，电流不平衡度越大，线损增量也越大。 
    按照规程规定，不平衡度β不得大于20%。若使β=0.2，则k1=1.08，k2=1.11，k3=1.32，也就是说，相对于三相平衡的情况而言，由于三相负荷不平衡(且在规程允许范围内)所引起的线损分别增加8%、11%、32%。 
    下面绘出了负荷电流不平衡度β与功率损耗增量系数k的关系曲线。从曲线上可以明显地看出β对线损的影响。当然，上述各式和图2的关系曲线是在中性线的截面积为相线的一半时才成立，否则倍数值将改变，但只要β≠0，则k＞1，上述两点结论依然成立。 
    为此在三相四线制的低压网络运行中，应经常测量三相负荷并进行调整，使之平衡，这是降损节能的一项有效措施，对于输送距离比较远的农村配电线路来说，效果尤为显著。 



图2　k=f(β)曲线