[发明专利]一种配网低压侧智能电力负荷三相不平衡治理的方法

说明书

一种配网低压侧智能电力负荷三相不平衡治理的方法。本发明所述的配网低压侧三相负荷不平衡治理方法，包括在单元楼处能自平衡的B型换相终端和由主机和A型换相终端构成的系统。本系统是通过切换用户实际使用负荷到负荷较轻的相上，实现配网低压侧三相负荷不平衡度随时达到最小值的目的。既能自主解决配电变压器端总体三相平衡问题，又能同时解决单元楼局部三相平衡问题。

技术领域

本发明涉及一种配网低压侧智能电力负荷三相不平衡治理的方法，尤其是城市配网低压侧电力负荷三相不平衡治理。按本方法制作成的产品属电力电子技术领域的节能、安全产品。

背景技术

在电力系统，电能的消耗主要是依靠配网来实现的，尤其是依靠配网低压侧来实现的。在我国，低压电力负荷，通常是指交流220V/380V系统所带的负荷。交流220V/380V系统通常由三相四线组成，即A相、B相、C相、N相(零线)，其接带的负荷几乎包括了现代家电的所有种类和工厂用电、农业灌溉。

显然，配网低压侧所接带的负荷可能包含单相负荷和三相负荷。对于三相电机负荷而言，正常运行时，三相是处于平衡状态的。对居民用电来说，其负荷几乎都是单相的。由于居民负荷通常是用电缆从变压器低压侧引出。安装工人安装时，很难知道进入居民用户的相别，更不知道哪一家负荷的性质和大小。或者说，纵然是知道所有家庭用户负荷的大小，但由于用电的季节性、时段性以及不同时率，一定会造成三相负荷的大小不可预测，也即非常容易造成三相负荷不平衡。事实证明，在某些地方，不平衡率有点高达80％以上，可以说低压电力系统三相负荷绝对平衡是理想状态，不平衡是常态。

三相负荷不平衡，给电力系统带来的第一大危害是线路损耗增大，线损增大的数值与电流的平方成正比。

假设某配变的三相负荷电阻相等且等于R，在平衡状态，该配变的线路损耗ΔP＝I²R，且ΔP_A＝ΔP_B＝ΔP_C。三相总线损∑ΔP＝3I²R。

当系统处于不平衡状态时，假设A相负荷为零，而B、C两相平均分担了A相的电流，则线路损耗ΔP_A＝0，ΔP_B＝(1.5I)²R＝2.25I²R，ΔP_C＝(1.5I)²R＝2.25I²R，∑ΔP＝4.5I²R，线损增加量是：4.5I²R-3I²R＝1.5I²R，也即线损增加了50％。不难算出，若三相所带负荷由一相接带，此时的∑ΔP＝(31)²R＝9I²R。线损增加量是：9I²R-3I²R＝6I²R，线损是平衡状态时的3倍，也即线损增加了200％。

事实上，我们通常看到的线路冒火的现象，大部分是该线路过载引起的。对电力系统而言，增加了故障抢修次数，增加了运维成本，降低了供电可靠性。

三相负荷不平衡，给电力系统带来的第二大危害是变压器产生附加铁损。Y/Yo接线的配网变压器多采用三铁芯柱结构，当发生三相负荷不平衡或者出现接地故障时，其一次侧无 零序电流存在，二次侧有零序电流存在，因此二次侧的零序电流完全是励磁电流，但产生的零序磁通不能在铁心中闭合，需通过油箱壁闭合，从而在铁箱等附件中发热产生铁损。

三相负荷不平衡，给电力系统带来的第三大危害是产生附加铜损。

三相负荷不平衡，给电力系统带来的第四大危害是产生电压偏移，严重时会导致产生三相电压不平衡，影响三相电动机的运行出力甚至烧毁电机。