毛健文
江西铜业公司永平铜矿 335400
江西铜业公司永平铜矿是我国有色金属工业特大型露采矿山，1979年被列为国家“六五”期间的重点建设项目，80年代生活区用电负荷仅仅限于照明，随着改革开放，企业生产的发展职工生活区的延伸拓展，人民生活水平的不断改善，大量家用电器（如空调、电热水器、电饭煲、微波炉、烤箱等）进入家庭，会使三相电流幅值及其相角互不相等，用户的负荷又是随机性很大，造成三相负荷是不对称的，不对称负荷造成电力网三相电压不平衡，电压偏移值增大，电压波形产生畸变，线损增加，致使原生活区供电系统不堪重负，严重时引起大面积停电，中性线烧断，三相电压不平衡，烧坏家用电器的后果，引起我们的高度重视。
1 改造生活区低压供电系统，调整三相不平衡负荷的重要意义
1．三相负荷平衡影响设备的运行出力，发电机设备容量设计是按三相负荷条件来确定的，如果三相负荷不平衡，设备容量只能以三相负荷中最大一相为限，因此设备出力降低。
2．三相负荷不平衡，中性线就有电流通过，低压供电线路损耗增大。
3．三相负荷不平衡，造成三相电压不对称，使中性点电位产生位移。三相中哪相负荷大，哪相电压就降低，而负荷小的相电压升高。为此，如果控制中性线电流不超过20％，则中性点位移不会造成三相电压的严重不对称。规程要求电流不平衡度β不得大于20%，计算公式为β=(Imax-Icp)/Icp×100%
式中，Imax为最大电流，Icp为平均电流。
4．中性电流过大，使配电变压器运行温度升高，严重时会将变压器烧坏。当中性线电流过大时，零序电流所产生的零序磁通会在油箱壁及钢结构件中通过，引起较大的损耗，从而使配电变压器运行温度升高。绝缘油和绝缘材料长期受到高温影响，变压器寿命会缩短，严重的甚至烧坏。
5．三相负荷不平衡造成三相电压不平衡，影响电动机的输出功率，并使绕阻温度升高。三相电压不平衡时，在异步电动机定子中便产生了一个逆序旋转磁场，电动机在顺逆两序旋转磁场的作用下运行，由于顺序旋转磁场比逆序旋转磁场大，故电动机的旋转方向仍与顺序相同。逆序磁场的存在，产生了较大的逆序方向的制动力矩，使电动机输出功率减小，又由于转子阻抗小，产生逆序电流大，使绕组温度升高，减小了电动机的使用寿命。异步电动机的转矩与端电压的平方成正比，电压降低10％，转矩降低19％，满载时电流增加11％，温度升高6％～7％。
6．三相负荷不平衡，使有的相电压高，另外的相电压降低，这对照明中大量使用白炽灯也会产生不良影响，当端电压降低5％时，其光通量将减少18％，照度降低，而端电压升高5％，灯泡寿命减少一半，灯泡消耗量将剧增。电压的高低还会使家用电器过压或欠压保护不能正常工作使用，国家标准规定：“企业内部供电电压偏移允许值，一般不超过额定电压±5％”。
7．中性线电流过大，异线可能会烧断，中性线导线截面一般是相线截面的50％，但在选择时，有的往往偏小，由于接头质量不好，会使电阻增大。因此，常发生中性线接头过热烧断故障，加上三相负载不对称，则产生中性点位移，使得三相电压不对称，线损增大，烧坏家用电器，造成严重经济损失。
以上分析说明，调整不平衡负荷具有十分重要的作用，以及对生活区低压供电系统改造的必要性。
2 调整三相不平衡负荷，减少线路电能损耗
在三相四线制供电线路中，三相电流平衡时的线路功率损耗最小。三相电流不平衡时线路功率增大的部分称为线路的电流不平衡附加线损。通过对线路几种情况的计算，的重要作用。
1．各相负荷的电流不等而功率因素相等时附加线损的计算公式为：
式中，R为干线电阻，R0为中线电阻。
例：某生活区照明干线各相功率因素相同电阻R＝0．1Ω，中线电阻R0＝0．2Ω，各相电流分别为IA＝250 A，IB＝100A，Ic＝50A，I0＝176A，试计算附加线损。
2．各相的线电流有效值相等，而功率因素不等时附加线损的公式为：
例；某区三相四线制供电线路三相线电阻R＝0．1Ω，中线电阻R0＝0．2Ω，实测各相电流为IA＝IB＝IC＝200A，中线电流I0＝200A，各相功率因素为cosφA＝1，cosφB＝cosφc＝0．5，求电流不平衡附加线损。
解：将上述数据代入（2）式得ΔΡ＝10．667（kW） 3．各相负荷的线电流和功率因素都不相等时，附加线损的计算公式为
例：某区三相四线供电干线，其干线和中线电阻R＝R0＝0．05Ω实测各相电流分别为IA＝300A，IB＝50A，Ic＝200A，I0＝310A，各相功率因素角分别为φA＝0°，φB＝φC＝30°，求附加线损。
解：将上述数据代入（3）式ΔΡ＝6．723（kW）
通过以上三相不平衡电流附加线损的计算，可看出其值是相当大的，调整三相负荷，使三相电流保持平衡是降损节电的重要措施，具有良好的经济效益。
3 改造生活区低压供电系统，调整不平衡负荷，减少电能损耗的主要措施
1．改造企业生活区低压供电线路，调整低压配电线路的三相负荷，尽量使其平衡，定期测量三相电压的平衡情况，调查并实际调整负荷，使三相负荷尽量均衡，减少不平衡电压对电压偏移的影响。同时，可以降低三相负荷电流不平衡度，减少中性线电流的增大，即减少线损。
2．用户采用单相到三相的转换，每栋职工住宅均由三相四线的电缆引至各单元低压配电箱。
3．根据负荷变化情况，合理调整运行方式，适当调节用户的用电时间，减少最大负荷，增加最小负荷，提高负荷率。
4．合理调整电压，当用电负荷不平衡电流大于供电设备额定电流10％时，采取措施平衡负荷，或采用高一级的电压供电。
5．适当增大导线截面可以减少阻抗，减少线路损耗，同时也减少负荷变动情况下电压的波动。
6．提高用户的功率因数，减少输送的无功功率。合理配置无功补偿设备，采用新型的无功补偿设备，提出将过去实行的三相集
中补偿改为分相就地补偿。因为实际三相电网并不总是平衡的，特别民用单相负载大量增加，不可能要求所有民用电器同时使用或同时关闭。于是针对某一相采样信号所作的电容补偿对该相是恰当的，对另外两相可能是欠补偿或过补偿，达不到最优补偿的目的，所以采用新型无功功率自动补配电箱XMJ1型，是有集无功功率自动就地补偿和照明动力配电于一体的“补偿”和“配电”双重功能。不仅改善电压质量，而且对提高供电网运行的经济性也有重大的作用。计算线路有功损耗降低百分数的公式为：
7．通过生活区的低压供电系统改造，全部采用三相四线制照明干线，对原有采用单相二线给办公楼、教学楼、居民楼等供电照明系统，改用三相四线作为照明干线，把一栋楼的用电负荷按单元或楼层均匀地分配到三相上，这不仅对平衡三相负荷，减少三相不对称负荷所引起的损耗有利，而且还可以直接减少输电干线上的损耗，是有显著的节电效果。
设总的负荷电流为I，每根输电干线的电阻为R，功率因数为cosφ＝1采用单相二线供电时的线损为ΔΡ1＝2I2R。…………（4）
采用三相四线制供电线路，把负荷平均分配到三相上，则每相的电流为此1／3I，其线
忽略某些次要的因素，可以近似认为单相线损是三相线损的6倍。
在实际使用中，三相负荷很难做到真正对称，此时线损为
ΔΡ21＝（I2A＋I2B＋I2C）R＋I20R ……（6）
例：如学校一栋教学实验综合楼，原采用单相二线的照明干线，测得各负荷相电流为94A，每根输电线的电阻为0．2Ω，现改用三相四线制供电，测得各相电流为IA＝34A，IB＝31．2A，IC＝28．8A，中线电流为I0＝5A，求全年节约的电能。
解：ΔΡ1＝2I2R＝2×942×0．2＝3 534．4（W）
ΔΡ21＝（IA2＋IB2＋IC2）R＋I02 R
＝（342＋31．22＋28．82）×0．2＋52×0．2＝596．776（W）
ΔΡ＝ΔΡ1－ΔΡ21＝2 937．6（W）
按每天用电4小时计算，全年节约电能为：
W＝ΔΡ·t＝2 937．6×103×4×365＝4288．8 kW·h
实践证明，通过这一改造，无论是在提高变压器输出能力与供电质量，还是实现经济运行及减小用电成本等方面，都取得了明显效果，具有很好的经济效益和社会效益。
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