第一篇：电阻三相不平衡计算
三相不平衡损耗计算（大全）
农村低压电网改造后低压电网结构发生了很大的变化，电网结构薄弱环节基本上已经解决，低压电网的供电能力大大增强，电压质量明显提高，大部分配电台区的低压线损率降到了11%以下，但仍有个别配电台区因三相不平衡负载等原因而造成线损率居高不下，给供电管理企业特别是基层供电所电工组造成较大的困难和损失，下面针对这些情况进行分析和探讨。
一、原因分析
在前几年的农网改造时，对配电台区采取了诸如增添配电变压器数量，新增和改造配电屏，配电变压器放置在负荷中心，缩短供电半径，加大导线直径，建设和改造低压线路，新架下户线等一系列降损技术措施，也收到了很好的效果。但是个别台区线损率仍然很高，针对其原因，我们做了认真的实地调查和分析，发现一些台区供电采取单相二线制、二相三线制，即使采用三相四线制供电，由于每相电流相差很大,使三相负荷电流不平衡。从理论和实践上分析，也会引起线路损耗增大。
二、理论分析
低压电网配电变压器面广量多，如果在运行中三相负荷不平衡，会在线路、配电变压器上增加损耗。因此，在运行中要经常测量配电变压器出口侧和部分主干线路的三相负荷电流，做好三相负荷电流的平衡工作，是降低电能损耗的主要途经。
假设某条低压线路的三相不平衡电流为IU、IV、IW，中性线电流为 IN，若中性线电阻为相线电阻的2倍，相线电阻为R，则这条线路的有功损耗为
ΔP1=(I2UR+I2VR+I2WR+2I2NR)×10-3 (1)
当三相负荷电流平衡时，每相电流为(IU+IV+IW)/3，中性线电流为零，这时线路的有功损耗为
ΔP2=■2R×10-3 (2)
三相不平衡负荷电流增加的损耗电量为
ΔP=ΔP1-ΔP2=■(I2U+I2V+I2W-I2UI2V-I2VI2W+I2WI2U+3I2N)R×10-3(3)
同样,三相负荷电流不平衡时变压器本身也增加损耗,可用平衡前后的负荷电流进行计算。由此可见三相不平衡负荷电流愈大，损耗增加愈大。
三相负荷电流不平衡率按下式计算
K=■×100 (4)
■代表平均电流
一般要求配电变压器出口三相负荷电流的不平衡率不大于10%，低压干线及主要支线始端的三相电流不平衡率不大于20%。可见若不平衡，线损可能增加数倍。据了解，目前农村单相负荷已成为电力负荷的主要方面，农村低压线路虽多为三相四线，但很多没有注意到把单相负荷均衡的分配到三相电路上，并且还有一定数量的单相两线、三相三线制供电。按一般情况平均测算估计，单相负荷的线损可能增加2～4倍，由此可知，调整三相负荷平衡用电是降损的主要环节。
三、现场调查分析、试验情况
实践是检验真理的标准，理论需要在实践中验证。2004年我们在庄寨供电所检查分析个别台区线损率高的原因,发现庄寨供电所杨小湖配电台区损耗严重,我们重点进行了解剖分析: 该台区配电变压器容量为100kV·A，供电半径最长550m，由上表得该配变台区267户用电量12591kW·h，没有大的动力用户，只有1户轧面条机，户均月用电46.98kW·h，低压线损一直17%左右，用钳流表测量变压器出口侧24h电流平均值为：IU=9A,IV=15A,IW=35A,IN=21A。 三相负荷电流不平衡率计算为：
K=■×100%=■×100%=35.59%(5)
由(5)式看出三相不荷严重不平衡，超出规定范围的25%。为此,我们组织农电工用两天时间(5人2天)对该台区三相电流负荷进行调整，调整后在变压器出口侧进行测量,用钳流表测量24小时电流平均值为：IU=18A,IV=21A,IW=24A,IN=4A。
此时三相负荷电流不平衡率为：
K=■×100%=■×100%=6.34%(6)
由(6)式得出配电变压器出口三相负荷电流不平衡率已经降低10%以下，不平衡率已达到合理范围之内。
在运行10天后计算线损率降为9.35%，降低8.55个百分点，效果之佳令人震惊!
从上表可以看出,该村自调平三相负荷电流后，线损率明显下降，到目前已稳定在9%左右。
此后，陆续对几个配电台区负荷进行调整,也都收到了较好的降损效果。
四、结论 综上所述，根据对我县几个配电台区进行三相负荷电流调整实地调查分析情况来看，个别配电台区低压线损较高的原因主要是由于三相负荷电流不平衡所引起。从实验结果表明，以前没有搞过三相负荷电流平衡的配电台区，粗调可现有基础上降损20%～30%，细调降损40%～50%，不需花钱仅费几天功夫能取得如此好的效果，目前此方法已得到推广应用，并取得了很大的经济效益。
线损理论计算是降损节能，加强线损管理的一项重要的技术管理手段。通过理论计算可发现电能损失在电网中分布规律，通过计算分析能够暴露出管理和技术上的问题，对降损工作提供理论和技术依据，能够使降损工作抓住重点，提高节能降损的效益，使线损管理更加科学。所以在电网的建设改造过程以及正常管理中要经常进行线损理论计算。
线损理论计算是项繁琐复杂的工作，特别是配电线路和低压线路由于分支线多、负荷量大、数据多、情况复杂，这项工作难度更大。线损理论计算的方法很多，各有特点，精度也不同。这里介绍计算比较简单、精度比较高的方法。
理论线损计算的概念
1.输电线路损耗
当负荷电流通过线路时，在线路电阻上会产生功率损耗。
(1)单一线路有功功率损失计算公式为
△P=I2R 式中△P--损失功率，W;
I--负荷电流，A;
R--导线电阻，Ω
(2)三相电力线路
线路有功损失为
△P=△PA十△PB十△PC=3I2R
(3)温度对导线电阻的影响：
导线电阻R不是恒定的，在电源频率一定的情况下，其阻值
随导线温度的变化而变化。
铜铝导线电阻温度系数为a=0.004。
在有关的技术手册中给出的是20℃时的导线单位长度电阻值。但实际运行的电力线路周围的环境温度是变化的;另外;负载电流通过导线电阻时发热又使导线温度升高，所以导线中的实际电阻值，随环境、温度和负荷电流的变化而变化。为了减化计算，通常把导线电阴分为三个分量考虑： 1)基本电阻20℃时的导线电阻值R20为
R20=RL
式中R--电线电阻率，Ω/km，;
L--导线长度，km。
2)温度附加电阻Rt为
Rt=a(tP-20)R20
式中a--导线温度系数，铜、铝导线a=0.004;
tP--平均环境温度，℃。
3)负载电流附加电阻Rl为
Rl= R20
4)线路实际电阻为
R=R20+Rt+Rl
(4)线路电压降△U为
△U=U1-U2=LZ
2.配电变压器损耗(简称变损)功率△PB
配电变压器分为铁损(空载损耗)和铜损(负载损耗)两部分。铁损对某一型号变压器来说是固定的，与负载电流无关。铜损与变压器负载率的平方成正比。
配电网电能损失理论计算方法
配电网的电能损失，包括配电线路和配电变压器损失。由于配电网点多面广，结构复杂，客户用电性质不同，负载变化波动大，要起模拟真实情况，计算出某一各线路在某一时刻或某一段时间内的电能损失是很困难的。因为不仅要有详细的电网资料，还在有大量的运行资料。有些运行资料是很难取得的。另外，某一段时间的损失情况，不能真实反映长时间的损失变化，因为每个负载点的负载随时间、随季节发生变化。而且这样计算的结果只能用于事后的管理，而不能用于事前预测，所以在进行理论计算时，都要对计算方法和步骤进行简化。 为简化计算，一般假设：
(1)线路总电流按每个负载点配电变压器的容量占该线路配电变压器总容量的比例，分配到各个负载点上。
(2)每个负载点的功率因数cos 相同。
这样，就能把复杂的配电线路利用线路参数计算并简化成一个等值损耗电阻。这种方法叫等值电阻法。
等值电阻计算
设：线路有m个负载点，把线路分成n个计算段，每段导线电阻分别为R1，R2，R3，…，Rn，
1.基本等值电阻Re
3.负载电流附加电阻ReT
在线路结构未发生变化时，Re、ReT、Rez三个等效电阻其值不变，就可利用一些运行参数计算线路损失。
均方根电流和平均电流的计算 利用均方根电流法计算线损，精度较高，而且方便。利用代表日线路出线端电流记录，就可计算出均方根电流IJ和平均电流IP。
在一定性质的线路中，K值有一定的变化范围。有了K值就可用IP代替IJ。IP可用线路供电量计算得出，电能损失计算
(1)线路损失功率△P(kW)
△P=3(KIP)2(Re+ReT+ReI)×10-3
如果精度要求不高，可忽略温度附加电阻ReT和负载电流附加电阻ReI。
(2)线路损失电量△W
(3)线损率
(4)配电变压器损失功率△PB
(5)配电变压器损失电量△WB
(6)变损率 B
(7)综合损失率为 + B。
另外，还有损失因数、负荷形状系数等计算方法。这些计算方法各有优缺点，但计算误差较大，这里就不再分别介绍了。
低压线路损失计算方法
低压线路的特点是错综复杂，变化多端，比高压配电线路更加复杂。有单相供电，3×3相供电，3×4相供电线路，更多的是这几种线路的组合。因此，要精确计算低压网络的损失是很困难的，一般采用近似的简化方法计算。
简单线路的损失计算
1.单相供电线路
(1)一个负荷在线路末端时：
(2)多个负荷时，并假设均匀分布：
2.3×3供电线路
(1)一个负荷点在线路末端
(2)多个负荷点，假设均匀分布且无大分支线
3.3×4相供电线路
(1)A、B、C三相负载平衡时，零线电流IO=0，计算方法同3×3相线路。
由表6-2可见，当负载不平衡度较小时，a值接近1，电能损失与平衡线路接近，可用平衡线路的计算方法计算。
4.各参数取值说明
(1)电阻R为线路总长电阻值。
(2)电流为线路首端总电流。可取平均电流和均方根电流。取平均电流时，需要用修正系数K进行修正。平均电流可实测或用电能表所计电量求得。
(3)在电网规划时，平均电流用配电变压器二次侧额定值，计算最大损耗值，这时K=1。
(4)修正系数K随电流变化而变化，变化越大，K越大;反之就小。它与负载的性质有关。
复杂线路的损失计算
0.4kV线路一般结构比较复杂。在三相四线线路中单相、三相负荷交叉混合，有较多的分支和下户线，在一个台区中又有多路出线。为便于简化，先对几种情况进行分析。
1.分支对总损失的影响
假设一条主干线有n条相同分支线，每条分支线负荷均匀分布。主干线长度为ι。
则主干电阻Rm=roL
分支电阻Rb=roι
总电流为I，分支总电流为Ib=I/n
(1)主干总损失△Pm
(2)各分支总损失△Pb
(3)线路全部损失
(4)分支与主干损失比 也即，分支线损失占主干线的损失比例为ι/nL。一般分支线小于主干长度，ι/nL<1/n
2.多分支线路损失计算
3.等值损失电阻Re
4.损失功率
5.多线路损失计算
配变台区有多路出线(或仅一路出线，在出口处出现多个大分支)的损失计算。
设有m路出线，每路负载电流为I1，I2，…，Im
台区总电流I=I1+I2…+Im
每路损失等值电阻为Re1，Re2，…，Rem 则
△P=△P1+△P2+…+△Pm=3(I21Re1+I22Re2+…+I2mRem)
如果各出线结构相同，即I1=I2=…=Im
Re1=Re2=…=Rem
6.下户线的损失
主干线到用各个用户的线路称为下户线。下户线由于线路距离短，负载电流小，其电能损失所占比例也很小，在要求不高的情况下可忽略不计。
取：下户线平均长度为ι，有n个下户总长为L，线路总电阻R=roL，每个下户线的负载电流相同均为I。
(1)单相下户线
△P=2I2R=2I2roL
(2)三相或三相四线下户
△P=3I2R=3I2roL
电压损失计算 电压质量是供电系统的一个重要的质量指标，如果供到客户端的电压超过其允许范围，就会影响到客户用电设备的正常运行，严重时会造成用电设备损坏，给客户带来损失，所以加强电压管理为客户提供合格的电能是供电企业的一项重要任务。 电网中的电压随负载的变化而发生波动。国家规定了在不同电压等级下，电压允许波动范围。国电农(1999)652号文对农村用电电压做了明确规定：
(1)配电线路电压允许波动范围为标准电压的±7%。
(2)低压线路到户电压允许波动范围为标准电压的±10%。
电压损失是指线路始端电压与末端电压的代数差，是由线路电阻和电抗引起的。
电抗(感抗)是由于导线中通过交流电流，在其周围产生的高变磁场所引起的。各种架空线路每千米长度的电抗XO(Ω/km)，可通过计算或查找有关资料获得。表6-3给出高、低压配电线路的XO参考值。
三相线路仅在线路末端接有一集中负载的三相线路，设线路电流为I，线路电阻R，电抗为X，线路始端和末端电压分别是U1，U2，负载的功率因数为cos 。
电压降△ù=△ù1-△ù2=IZ
电压损失是U
1、U2两相量电压的代数差△U=△U1-△U2
由于电抗X的影响，使得ù1和ù2的相位发生变化，一般准确计算△U很复杂，在计算时可采用以下近似算法：△U=IRcos +ιXsin
一般高低压配电线路 该类线路负载多、节点多，不同线路计算段的电流、电压降均不同，为便于计算需做以下简化。
1.假设条件
线路中负载均匀分布，各负载的cos 相同，由于一般高低压配电线路阻抗Z的cos Z=0.8～0.95，负载的cos 在0.8以上，可以用ù代替△U进行计算。
2.电压损失
线路电能损失的估算
线路理论计算需要大量的线路结构和负载资料，虽然在计算方法上进行了大量的简化，但计算工作量还是比较大，需要具有一定专业知识的人员才能进行。所以在资料不完善或缺少专业人员的情况下，仍不能进行理论计算工作。下面提供一个用测量电压损失，估算的电能损失的方法，这种方法适用于低压配电线路。
1.基本原理和方法
(1)线路电阻R，阻抗Z之间的关系
(2)线路损失率
由上式可以看出，线路损失率 与电压损失百分数△U%成正比，△U%通过测量线路首端和末端电压取得。k为损失率修正系数，它与负载的功率因数和线路阻抗角有关。表6-
4、表6-5分别列出了单相、三相无大分支低压线路的k值。
在求取低压线路损失时的只要测量出线路电压降△U，知道负载功率因数就能算出该线路的电能损失率。
2.有关问题的说明
(1)由于负载是变化的，要取得平均电能损失率，应尽量取几个不同情况进行测量，然后取平均数。如果线路首端和末端分别用自动电压记录仪测量出一段时间的电压降。可得到较准确的电能损失率。 (2)如果一个配变台区有多路出线，要对每条线路测取一个电压损失值，并用该线路的负载占总负载的比值修正这个电压损失值，然后求和算出总的电压损失百分数和总损失率。
(3)线路只有一个负载时，k值要进行修正。
(4)线路中负载个数较少时，k乘以(1+1/2n)，n为负载个数
第二篇：台区三相不平衡问题及补偿实践
近年来，由于城农网改造及加强供用电管理，使供电企业的经济和社会效益有了明显提高。但一些单位在加强管理、降损节能的同时，只看到了许多表面化现象，而对有关技术改进方面缺少足够的重视。
低压电网的三相平衡一直就是困扰供电单位的主要问题之一，低压电网大多是经10/0.4KV变压器降压后，以三相四线制向用户供电，是三相生产用电与单相负载混合用电的供电网络。在装接单相用户时，供电部门应该将单相负载均衡地分接在A、B、C三相上。但在实际工作及运行中，线路的标志、接电人员的疏忽再加上由于单相用户的不可控增容、大功率单相负载的接入以及单相负载用电的不同时性等，都造成了三相负载的不平衡。低压电网若在三相负荷不平衡度较大情况下运行，将会给低压电网与电气设备造成不良影响。
一、低压电网三相平衡的重要性
1.三相负荷平衡是安全供电的基础。三相负荷不平衡，轻则降低线路和配电变压器的供电效率，重则会因重负荷相超载过多，可能造成某相导线烧断、开关烧坏甚至配电变压器单相烧毁等严重后果。
2.三相负荷平衡才能保证用户的电能质量。三相负荷严重不对称，中性点电位就会发生偏移，线路压降和功率损失就会大大增加。接在重负荷相的单相用户易出现电压偏低，电灯不亮、电器效能降低、小水泵易烧毁等问题。而接在轻负荷相的单相用户易出现电压偏高，可能造成电器绝缘击穿、缩短电器使用寿命或损坏电器。对动力用户来说，三相电压不平衡，会引起电机过热现象。
3.三相负荷保持平衡是节约能耗、降损降价的基础。三相负荷不平衡将产生不平衡电压，加大电压偏移，增大中性线电流，从而增大线路损耗。实践证明，一般情况下三相负荷不平衡可引起线损率升高2%-10%，三相负荷不平衡度若超过10%，则线损显著增加。
有关规程规定：配电变压器出口处的负荷电流不平衡度应小于10%，中性线电流不应超过低压侧额定电流的25%，低压主干线及主要分支线的首端电流不平衡度应小于20%。通过电网技术改造，要真正使低压电网线损达到12%以下，上述指标只能紧缩，不能放大。
4.只有三相阻抗平衡，才能保证低压漏电总保护良好运行，防止人身触电伤亡事故。
二、三相负载不平衡的影响
1.增加线路的电能损耗。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。
2.增加配电变压器的电能损耗。配电变压器是低压电网的供电主设备，当其在三相负载不平衡工况下运行时，将会造成配变损耗的增加。因为配变的功率损耗是随负载的不平衡度而变化的。
3.配变出力减少。配变设计时，其绕组结构是按负载平衡运行工况设计的，其绕组性能基本一致，各相额定容量相等。配变的最大允许出力要受到每相额定容量的限制。假如当配变处于三相负载不平衡工况下运行，负载轻的一相就有富余容量，从而使配变的出力减少。其出力减少程度与三相负载的不平衡度有关。三相负载不平衡越大，配变出力减少越多。为此，配变在三相负载不平衡时运行，其输出的容量就无法达到额定值，其备用容量亦相应减少，过载能力也降低。假如配变在过载工况下运行，即极易引发配变发热，严重时甚至会造成配变烧损。
4.配变产生零序电流。配变在三相负载不平衡工况下运行，将产生零序电流，该电流将随三相负载不平衡的程度而变化，不平衡度越大，则零序电流也越大。运行中的配变若存在零序电流，则其铁芯中将产生零序磁通。(高压侧没有零序电流)这迫使零序磁通只能以油箱壁及钢构件作为通道通过，而钢构件的导磁率较低，零序电流通过钢构件时，即要产生磁滞和涡流损耗，从而使配变的钢构件局部温度升高发热。配变的绕组绝缘因过热而加快老化，导致设备寿命降低。同时，零序电流的存也会增加配变的损耗。
5.影响用电设备的安全运行。配变是根据三相负载平衡运行工况设计的，其每相绕组的电阻、漏抗和激磁阻抗基本一致。当配变在三相负载平衡时运行，其三相电流基本相等，配变内部每相压降也基本相同，则配变输出的三相电压也是平衡的。 假如配变在三相负载不平衡时运行，其各相输出电流就不相等，其配变内部三相压降就不相等，这必将导致配变输出电压三相不平衡。同时，配变在三相负载不平衡时运行，三相输出电流不一样，而中性线就会有电流通过。因而使中性线产生阻抗压降，从而导致中性点漂移，致使各相相电压发生变化。负载重的一相电压降低，而负载轻的一相电压升高。在电压不平衡状况下供电，即容易造成电压高的一相接带的用户用电设备烧坏，而电压低的一相接带的用户用电设备则可能无法使用。所以三相负载不平衡运行时，将严重危及用电设备的安全运行。
6.电动机效率降低。配变在三相负载不平衡工况下运行，将引起输出电压三相不平衡。由于不平衡电压存在着正序、负序、零序三个电压分量，当这种不平衡的电压输入电动机后，负序电压产生旋转磁场与正序电压产生的旋转磁场相反，起到制动作用。但由于正序磁场比负序磁场要强得多，电动机仍按正序磁场方向转动。而由于负序磁场的制动作用，必将引起电动机输出功率减少，从而导致电动机效率降低。同时，电动机的温升和无功损耗，也将随三相电压的不平衡度而增大。所以电动机在三相电压不平衡状况下运行，是非常不经济和不安全的。
三、如何实现三相负载平衡
综上所述，调整三相负载使之趋于平衡，这是无需增加设备投资的最佳降损措施。把单相用户均衡地接在A、B、C三相上，减少中性线电流，降低损耗。同时要减少单相负载接户线的总长度。如果单相用户功率因数较低，就应进行无功补偿。也可以装置三相断相保护器，当任何一相断相时，能立即切断电源以消除三相不平衡。
实际中，每相的用电负荷比较直观：动力线路三相平衡，而单相用户负荷有较大差异。每相的对地阻抗又由什么决定呢?三相动力线路一般质量较好，对地绝缘阻抗较高;而涉及到职明等单相负荷则用电线路情况复杂、质量低劣、绝缘程度差，使该相的对地阻抗显著降低，且用电户数越多，线路越密杂，则绝缘程度越差，使接带该类用户多相的对地阻抗降低越显著。因此，在正常漏电(总漏电电流由各处微小的漏电流汇集组成)情况下，每相对地阻抗的高低主要由接在该相上的单相负荷用电户的多少来决定。
因此，只要把单相负荷用电户均衡地分配到三相上，就能实现三相平衡。但必须要注意，均衡分配用户不仅仅是形式上看来每相接单相负荷用户总数的三分之一，而是要把其中用电负荷、漏电情况在同一等级的用户也均衡地分配到三相上。例如，某村单相用户，其中用电水平一般户，负荷较小，日用电时间较短，线路质量较差;用电水平较高户，负荷较大，日用电时间较长，线路质量较好;地埋线户，泄露电流较大，则每相上应尽量接这三类用户的各三分之一。
具体实施为
(1)从公用变出线至进户表电源侧的低压干线、分支线应尽量采用三相四线制，减少迂回，避免交叉跨越。
(2)无论架空或电缆线路，相线与零线应按A、B、C、O采用不同颜色的导线或标识，并按一定顺序排列。 (3)在低压线路架好、下线集装各户电能表前，要把配变下的单相负荷用电户统一规划，均衡地分配到低压线路的三相上，并记录在册。下线集表施工时要查对无误。表箱编号要注明相位，如“***线路A相**号”。
(4)下线集表完工后，要看一下低压电网实际运行三相负载是否在平衡度范围内，必要时可做些调整。
(5)在以后发展用户或变更用户时，要顾及三相平衡问题，在实际工作中形成常态机制，不断完善提高。
没有绝对的平衡，但要相对的平衡，以平衡度指标为限，在实际工作中加大负荷调查分析力度，将各配变各类负载最大、平均负荷及发展趋势记录在案，经常性对目2变负荷电流进行测试，及时发现不平衡超标情况，反馈负荷分析同时，不定期组织进行有针对性地调整。只有这样，才能从根本上控制不平衡现象发生，避免发生损坏用电设备等故障和事故。
四
三相不平衡负荷补偿原理
为了说明三相不平衡负荷的补偿原理,首先使用对称分量法对不对称负荷进行分析。如图1所示,不对称的三角形连接负荷由三相对称的正序电压供电,由1台SVC对其进行补偿,SVC的各相电纳可独立调节。对于中性点不接地的星形连接负荷,可通过YO$变换表示成三角形连接负荷,再进行分析。
图1 由平衡的三相正序电压供电的不平衡负荷
以A相对中性点的电压UA为参考向量,那么A,B,C三相的相电压可表示为：
线电压为：
三角形接线中每支路的负荷电流是：
而线电流为：
化简后,得
当选择A相作为基准相时,三相线电流与其对称分量之间的关系为：
式中含有因子1/3,这是为了使对称分量变换矩阵成为酉矩阵,保证变换后功率不变。IA1,IA2和IA0分别为A相线电流的正序、负序和零序分量。B相和C相的对称分量有
由式(6)和式(7)即可求出三相线电流的三组对称分量。从式(7)可以看出,如果A相线电流的负序分量为0,那么B相和C相线电流的负序分量也等于0。因此,要讨论负序电流的补偿,只需要讨论A相负序电流的补偿。
五 采用相间存在根合的电抗器对三相不平衡负荷进行补偿
相间存在祸合的电抗器网络,由于三相间存在祸合,改变三相间的互感便能改变能量在三相间的分布。这符合通用瞬时功率理论的思想。以三相四线制电路为例,设由相间存在祸合的电抗器组成的补偿网络如图2所示。
[4]
补偿网络注入系统的电流(无功电流)为
式(l3)中共有6个未知数,3个复数方程(实部、虚部分开后相当于6个方程)。
图2 三相四线制不对称电路补偿网络
互感与自感之间的约束关系为：
上面各式中,Nl,从,,丛分别为补偿网络a,b,c相的匝数。考虑到同名端的接法,令Nl)0,则从和凡的取值可正可负。
把补偿网络的各相自感和相间的互感当作未知数,对式(12)或(l3)进行精确求解是不实用的。因为,在有些情况下,式(12)是没有解的。即便有解,也有可能不满足约束条件的要求。但可以将补偿网络的各相电感及各相间的互感预先离散化,列出在各种离散情况下补偿网络能够提供的补偿电流,然后根据负载实际的无功电流来查表求得与之最相近的补偿电流,最后根据这一补偿电流对应的各相自感值和各相间的互感值调节补偿网络。这虽不能精确地对负载进行平衡,但却可以比较方便地改善负载的平衡水平。
六 基于静止无功补偿器对三相不平衡化负荷进行补偿
以晶闸管相控电抗器(TCR)为核心的SVC是目前国内外广泛使用的动态无功补偿装置。TCR配合电力电容器,除了可以校正功率因数、稳定系统电压外,还可以补偿三相负荷的不平衡。
瞬时无功功率算法：
[5]以qIm(UI*)，则上式可改写为： *
若电压和电流为正弦波，则有：
由上式,在同一时刻采样三相的电压和电流的瞬时值,就可以求出三相需要补偿的电纳。所以,如何实现电压、电流的90相移是该算法的关键。采用Hilbert数字滤波器来完成电压、电流的相移,进而求得无功功率,最后算出系统需要的补偿电纳,平衡不对称负载,补偿负载的无功缺损。 七 结论
三相负荷不平衡时应采用就地平衡、就近平衡的原则,必须做到线段上平衡、 线路上平衡、小区域就地平衡。调整前对具体调整方案进行分析与筛选，对人员进行分配和分工，调整中作好各种测试数据的记录和统计分析，然后断电就近调整，调整后进行测试和校正。
对于不平衡的三相负荷,只有采用补偿电纳连续可调的分相补偿技术,才能将其补偿为三相平衡负荷。TCR+TSC型的SVC采用晶闸管作为无触点开关,它可根据负荷变化,迅速调整无功功率的输出,实现快速跟踪补偿,使供电电源输出的电流基本为三相平衡的有功电流,改善了供电点的电压质量,减小了不平衡负荷对电力系统的影响。
[6]
第三篇：配电变压器三相不平衡技术分析与管理措施研究
摘要：配电变压器的三相不平衡运行是不可避免的，防止配电变压器三相不平衡运行是节能、提高电能质量的手段之一。本文分析造成配电变压器三相不平衡运行的原因，对配电变压器三相不平衡产生的影响进行了技术分析，并在此基础上，提出了相应的防止变压器三相不平衡的管理措施
0引言
国标GB50052《变压器运行规程》、《供配电设计规范》中都规定了Y/Yn0接线的配电变压器运行时中线电流不能超过变压器相、线电流的25%，这是由变压器的结构所决定的。一般要求电力变压器低压电流的不平衡度不得超过10%，低压干线及主变支线始端的电流不平衡度不得超过20%。我国农村低压配电网中配电变压器为Y/Yn0接线，并大量采用了三相四线制接线方式，存在很多的单相负载，这就不可避免地存在配电变压器的三相不平衡运行。作者在分析及了变压器三相负荷不平衡的原因、定量分析了三相负荷不平衡影响的基础上，提出了防止变压器负荷不平衡的措施。 1变压器三相不平衡的原因
1.1管理上存在薄弱环节缺乏运行管理具体考核管理办法，
对配电变压器三相负荷不平衡的运行管理的重视程度不够，带有随 意性，盲目性、
导致很多在三相负荷不平衡状态下对配电变压器长期运行。
1.2单项用电设备影响由于单项用电设备的同时使用率较低，线路大多为照明、动力混载，经常会造成对配电变压器三相负荷的不平衡，并给管理带来了难度。
1.3电网格局不合理的影响低压电网结构薄弱，运行时间较长，改造投入不彻底，单相低压线路是台区的主网架问题，一直得不 到有效根治。其次，
居民用电大多为单相供电，负荷发展时无序延伸，造成台区三相电流不平衡无法调整。 1.4临时用电及季节性用电临时用电及季节性用电都有一定的时间性，用电增容不收费后，大量的单项设备应用较多，而分布极为分散，用电时间不好掌握。同时，由于在管理上未考虑其三相负荷的分配问题，又未能及时监控、调整配电变压器的三相负荷，它的使用和停电，对配电变压器三相负荷的平衡都有较大的影响，特别是单项用电设备容量较大时，影响更大。 1.5设备故障影响由于运行维护及管理不当或外力破坏等原因，低压导致断线、变压器缺相运行、修理不及时或现场运行处理，都可能造成某一相长时间甩掉部分负荷，使配电变压器处于不平衡状态下运行。
2变压器三相负荷不平衡的影响
2.1增加配电变压器的损耗配电变压器的功率损耗包括空载损耗(铁损)和负载损耗(铜损)。在三相负荷不平衡状态下运行时容易在低压侧产生零序电流。Y/Yn0接线的配电变压器采用三铁芯柱结构，其一次侧无零序电流，二次侧有零序电流，因此二次侧的零序电流完全是励磁电流，产生的零序磁通不能在铁芯中闭合，需通过油箱壁闭合，从而在铁箱等附件中发热产生铁损。当铁心柱中的磁通密度为1.4T时，油箱壁中的损耗为铁心中损耗的10%;当铁心柱中的磁通密度增加到1.65T时，油箱壁中的损耗将达到铁心中 损耗的50%以上[1] 。
中线电流的增加还会引起配电变压器绕组铜损的增加。
配电变压器三相不平衡运行时三相绕组的总损耗(单位为kW)可计算为：Pf1=(I2 a+I2 b+I2 c)R1×10-3 式中Ia，Ib，Ic为三相负荷电流;R1为变压器二次侧绕组电阻。三 相平衡时每相绕组电流为(I觶a+I觶b+I觶c)/3， 三相绕组总损耗为：Pf2=3[(Ia+Ib+Ic)/3]2R1×10 -3 三相不平衡是带来的附加损耗为： ΔPf=Pf1-Pf2=(Ia-Ib)2 +(Ia-Ic)2 +(Ib-Ic)2
3·R1×10-3当配电变压器三相负荷不平衡状态下运行时，变压器负荷高的
那项时常出现故障，如缺项、接点过热、个别密封胶垫劣化等。同时，附加损耗造成配电变压器散热条件降低，金属构件的温度升高，严重时损坏变压器绝缘，烧坏配电变压器。 2.2降低配电变压器的出力配电变压器每相线圈结构性能均是一样的，故其允许最大出力，只能按三相负荷重最大一相不超过额定容量为限。因此，当配电变压器在三相负载不平衡状况下运行时，其出力将受到限制。其出力减少程度与三相负荷的不平衡度有关。三相负荷不平衡度越大，配电变压器出力减少越多。为此，配电变压器在三相负荷不平衡时运行，其输出的容量就无法达到额定值，且备用容量亦相应减少，过载能力降低[2]。例如，若接线电压的单相用电设备的额定电流与三相变压器的额定电流相同，则三相变压器的利用率仅为该变压器额定容量的58%。又如，一台100kVA变压器，其二次侧额定电流为144A。若三相负荷电流分别为144A、72A，则变压器额定容量的利用率就只有67%。
2.3三相输出电压不平衡配电变压器是按三相负载对称情况进行设计和制造的，故其每相线圈的电阻、漏抗、激磁阻抗基本一样。当三相负载对称时，每相电流大小一样，配电变压器内部压降是相同的，所以，输出电压也是对称的。当配电变压器的三相负载不对称时，由于Y/Yn0接线的变压器一次侧没有零序电流，二次侧有零序电流，因此二次侧的零序电流完全是励磁电流，产生的零序磁通重叠在主磁通上，感应出零序电动势，造成中性点电压偏移，负荷重的相电压降低，负荷轻的相电压上升。偏移严重时单相变压器可能升到线电压。如果线路接地保护不好，中性线电流产生的电压严重危及人生安全。同时，由于变压器绕组压降不同，电流不平衡会造成单相设备不能正常使用，或过电压损坏用户设备[3]。例如，型号为SJ-315kVA，10kV/0.4kV变压器的零序电阻，零序电抗，绕组电阻R0= 0.122Ω，
零序电抗X0=0.174Ω，绕组电阻R1=0.00849Ω。Ia=100A，Ib=200A，Ic=300A，cosφa=cosφb=cosφc=0.7。经过计算得到：零序电流I0= 173A;零序电流损耗功率P0=I2 0R=3.65kW;附加铜损ΔPf=0.17kW;总损耗功率ΔP=P0+ΔPf=3.82kW;一年内损耗电量W=3.82×8760kWh=33463kWh;中性点偏移电压E觶0=I觶0·Z觶0=36.6V;Z0=R2 0+X2 0姨=0.212Ω;为零序阻抗。
由上述分析可知，Y/Yn0接线方式的配电变压器不平衡运行带来的损耗与电压偏移不容忽视。
2.4线路损耗增加配电变压器的电流输送时，导线的电阻就 产生功率损耗，其损耗与导线中通过的电流的平方成正比。当配电变压器以三相四线制线路输送电流时，其有功功率损耗按下式计算：ΔP1=I2 aRa+I2 bRb+I2 cRc+I2 oRo。式中：Io为中性线电流;Ra，Rb，Rc为各 相导线的电阻;
Ro为中性线电阻。当三相负载平衡时Ia=Ib=Ic=I，Io=0，线路损耗为ΔP2=3I2 R。
应用上式试计算三相四线制线路在负载对称与不对称时的功率损耗，通过两种损耗数值对比，表明配电变压器在负载不平衡运行时的线路损耗大于对称时的线路损耗。
2.5电动机效率降低广大农村中大量使用电动机作为动力进行生产加工，当配电变压器处于三相负载不平衡运行时，则会产生输 出电压不平衡，即存在着正序、
负序、零序三个电压分量。在通入电动机之后，负序电压就会产生与正序电压相反的旋转磁场，起到一定的制动作用。通常电动机运行中，正序电压磁场要比负序电压旋转磁场大得多，所以电动机仍以正序电压磁场旋转，方向一致。只有在严重不对称电压情况下，负序磁场制动作用，客观上或多或少会导致电动 机输出功率的减少。
其效率是随电压不对称程度的加大而下降的。为此，配电变压器的不对称运行，对电动机是不安全不经济的。
3防止变压器三相不平衡的措施
3.1加强负荷不平衡管理定期进行三相不平衡电流测试，负荷每月至少进行一次测量，特殊情况下如负荷变化较大时，可增加测量次数，对负荷状况做到心中有数。掌握配电设计时三相不平衡度的科学计算方法和三相不平衡的采集方法，为配电变压器负荷提供可靠的数据。文献[4]设计的三相不平度采集系统在采集三相电流时，使用以C8051F单片机作为主控制芯的硬件设备挂接在变压器出口端，每隔1h实时采集和存储三相电流，以供计算三相不平衡度
使用。通过通用串行总线
(USB)口，将历史采样数录入后台计算系统便可自行进行完成三相不平衡度的计算。 3.2改造配电网，加强对三相负荷分布控制结合农网线路改造，合理设计电网改造方案。配电变压器设置于负荷中心，供电半径不大于500米，主干线、分支干线均采用三相四线制供电，同时制定台区负荷分配接线图，做到任何一个用户的用电改造接入系统，都受三相负荷平衡度的限制，避免改造的随意性。
3.3加强用户管理，确保变压器负荷平衡用电与配电应密切配合，根据不同季节用电的特点和运行参数，合理制定电网年度、季度运行方式,及时配电变压器的调整运行方式，平衡有功无功功率,改善电能质量,组织定期的负荷实测和理论计算。用电的临时用户，季节性用户，配电变压器运行人员都要及时掌握。尤其对单项设备申请用电，要进行合理搭配。
3.4加强无功补偿，促进三相负荷就地平衡由于单相感性设备增多，三相电流不平衡，导致电压质量下降、零相电流增大[5]。进行就地无功补偿，安排减少无功远距离输送，对线损计算制定合理的补偿方式，不但可以降低零相电流，提高电压质量而且补偿后使得变压器利用率提高。
3.5线损分相管理，保证三相负荷平衡开展线损分项管理的首要条件是保证配电台区的计量总表必须是三只单相电能表分开计量，或安装具备单相电量计量功能的三相四线电能表。然后，按照每条线路出线所带的低压用户进行分类统计，定期定时抄表。 通过线损分相报表的三相电量平衡分析，可以及时判定该配电台区三相线路电流平衡情况，结合线损分相报表与该相低压线路日常所带的用户负荷差距参照比情况，分析该台区、该线路运行是否处于最佳状态，及时跟踪、反馈、调整，保证每相线路负荷均衡分布，确保变压器三相负荷平衡。采用线损分相管理，还可以对配电台区电能计量装置的自身故障进行监测。 参考文献：
[1]覃芸,张思寒.电网经济运行分析及措施[J].黑龙江电力,2009(5):334- 337. [2]黄绍平.负荷不平衡对配电变压器的危害和相应的配电设计方法[J]. 变压器,1996，(5):30-32. [3]杨云龙,王凤清.配电变压器三相不平衡运行带来的附加损耗、电压偏差及补偿方法[J].电网技术,2004，(8):73-76. [4]郭峰,姚莉娜,刘恒等.引入三相不平衡度的低压电网理论线损计算[J].电力自动化设备,2007，(11):51-54. [5]林俐,胡景生.配电网变电站并列运行三绕组变压器无功补偿的经济分析[J].电网技术,2006，(7):82-87
第四篇：三相负荷平衡
关于三相负荷不平衡产生的原因及改进措施
公式：
三相负荷不平衡率 = (最大相负负荷 - 最小相负荷 )/最大相负荷 *100% 国家规定的配电三相负荷不平衡率的标准是不大于15% 举例：有的各相负荷看上去比较接近，各相电流也较相近，但中性线电流却很大，甚至超过最大相电流，这是因三相负荷的性质不同所引起的。
如某三相四线供电线路，测得相电压UA=UB=UC=220V，IA=IB=4A，IC=3.2A，IN=4.2A。
为了验证IN的值，测得各相负荷的相位|ΦA|=|ΦB|=40°，ΦC=0°，则ZA和ZB中必有一相为感性，一相为容性。设ZA 为感性， ZB为容性，向量图如图1所示。
|IA+IB|=2cos20°IA=7.5(A) 则IN =|IA+IB+IC|=4.3(A)，理论计算和仪表测量结果基本吻合，说明中性线电流大确因三相负荷的性质不同所引起。
一、三相不平衡的危害和影响
三相不平衡是指三相电源各相的电压不对称。是各相电源所加的负荷不均衡所致，属于基波负荷配置问题。发生三相不平衡即与用户负荷特性有关，同时与电力系统的规划、负荷分配也有关。该标准规定：电力系统公共连接点正常运行方式下不平衡度允许值为2%，短时间不得超过4%。
(一)对变压器的危害。在生产、生活用电中，三相负载不平衡时，使变压器处于不对称运行状态。造成变压器的损耗增大(包括空载损耗和负载损耗)。根据变压器运行规程规定，在运行中的变压器中性线电流不得超过变压器低压侧额定电流的25%。此外，三相负载不平衡运行会造成变压器零序电流过大，局部金属件升温增高，甚至会导致变压器烧毁。
(二)对用电设备的影响。三相电压不平衡的发生将导致达到数倍电流不平衡的发生。诱导电动机中逆扭矩增加，从而使电动机的温度上升，效率下降，能耗增加，发生震动，输出亏耗等影响。各相之间的不平衡会导致用电设备使用寿命缩短，加速设备部件更换频率，增加设备维护的成本。断路器允许电流的余量减少，当负载变更或交替时容易发生超载、短路现象。中性线中流入过大的不平衡电流，导致中性线增粗。
(三)对线损的影响。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。当三相负荷不平衡时，无论何种负荷分配情况，电流不平衡度越大，线损增量也越大。
1、三相负荷不平衡将增加变压器的损耗：
变压器的损耗包括空载损耗和负荷损耗。正常情况下变压器运行电压基本不变，即空载损耗是一个恒量。而负荷损耗则随变压器运行负荷的变化而变化，且与负荷电流的平方成正比。当三相负荷不平衡运行时，变压器的负荷损耗可看成三只单相变压器的负荷损耗之和。
从数学定理中我们知道：假设a、b、c 3个数都大于或等于零，那么a+b+c33abc 。
当a=b=c时，代数和a+b+c取得最小值： a+b+c33abc
因此我们可以假设变压器的三相损耗分别为：Qa=Ia2 R、Qb= Ib2 R 、Qc =Ic2 R，式中Ia、Ib、Ic分别为变压器二次负荷相电流，R为变压器的相电阻。则变压器的损耗表达式如下：
3Qa+Qb+Qc≥3IaRIBRICR
由此可知，变压器的在负荷不变的情况下，当Ia=Ib=Ic时，即三相负荷达到平衡时，变压器的损耗最小。
则变压器损耗：
当变压器三相平衡运行时，即Ia=Ib=Ic=I时，Qa+Qb+Qc=3I2R;
当变压器运行在最大不平衡时，即Ia=3I，Ib=Ic=0时，Qa=(3I)2R=9I2R=3(3I2R);
即最大不平衡时的变损是平衡时的3倍。
(2)三相负荷不平衡可能造成烧毁变压器的严重后果：
上述不平衡时重负荷相电流过大(增为3倍)，超载过多，可能造成绕组和变压器油的过热。绕组过热，绝缘老化加快;变压器油过热，引起油质劣化，迅速降低变压器的绝缘性能，减少变压器寿命(温度每升高8℃，使用年限将减少一半)，甚至烧毁绕组。
(3)三相负荷不平衡运行会造成变压器零序电流过大，局部金属件温升增高：
在三相负荷不平衡运行下的变压器，必然会产生零序电流，而变压器内部零序电流的存在，会在铁芯中产生零序磁通，这些零序磁通就会在变压器的油箱壁或其他金属构件中构成回路。但配电变压器设计时不考虑这些金属构件为导磁部件，则由此引起的磁滞和涡流损耗使这些部件发热，致使变压器局部金属件温度异常升高，严重时将导致变压器运行事故。
2、对高压线路的影响
(1)增加高压线路损耗：
低压侧三相负荷平衡时，6～10k V高压侧也平衡，设高压线路每相的电流为I，其功率损耗为： ΔP1 = 3I2R
低压电网三相负荷不平衡将反映到高压侧，在最大不平衡时，高压对应相为1.5I，另外两相都为0.75 I，功率损耗为：
ΔP2 = 2(0.75I)2R+(1.5I)2R = 3.375I2R =1.125(3I2R);
即高压线路上电能损耗增加12.5%。
(2)增加高压线路跳闸次数、降低开关设备使用寿命：
我们知道高压线路过流故障占相当比例，其原因是电流过大。低压电网三相负荷不平衡可能引起高压某相电流过大，从而引起高压线路过流跳闸停电，引发大面积停电事故，同时变电站的开关设备频繁跳闸将降低使用寿命。
3、对配电屏和低压线路的影响
(1)三相负荷不平衡将增加线路损耗：
三相四线制供电线路，把负荷平均分配到三相上，设每相的电流为I，中性线电流为零，其功率损耗为： ΔP1 = 3I2R
在最大不平衡时，即某相为3I，另外两相为零，中性线电流也为3I，功率损耗为：
ΔP2 = 2(3I)2R = 18I2R = 6(3I2R);
即最大不平衡时的电能损耗是平衡时的6倍，换句话说，若最大不平衡时每月损失1200 kWh，则平衡时只损失200 kWh，由此可知调整三相负荷的降损潜力。
(2)三相负荷不平衡可能造成烧断线路、烧毁开关设备的严重后果：
上述不平衡时重负荷相电流过大(增为3倍)，超载过多。由于发热量Q=0.24I2Rt，电流增为3倍，则发热量增为9倍，可能造成该相导线温度直线上升，以致烧断。且由于中性线导线截面一般应是相线截面的50%，但在选择时，有的往往偏小，加上接头质量不好，使导线电阻增大。中性线烧断的几率更高。
同理在配电屏上，造成开关重负荷相烧坏、接触器重负荷相烧坏，因而整机损坏等严重后果。
4、对用户的影响
三相负荷不平衡，一相或两相畸重，必将增大线路中的电压降，降低电能质量，影响用户的电器使用。
原因以及措施
1、影响变压器三相负荷不平衡的原因
根据我局低压配电网的现状及多年来的运行、管理经验，造成配电变压器三相负荷不平衡运行的主要原因是：
2、管理上存在薄弱环节
由于对配电变压器三相负荷不平衡的运行管理重视不够，一直没有一个考核管理办法，对配电变压器三相负荷的管理带有盲目性、工作随意性，以至于使运行、维护人员放松了对配电变压器三相负荷的管理，致使大多数配电变压器长期在三相负荷极不平衡状态下运行。
2.1 单相用电设备影响
由于线路大多为动力、照明混载。而单相用电设备使用的同时率较低，用户横向用电差异较大，经常会造成配电变压器三相负荷的不平衡，并给管理增加了难度。
2.2 电网格局不合理的影响
低压电网结构薄弱，运行时间较长，改造投入不彻底，单相低压线路是台区的主网架问题，一直得不到有效根治。 其次居民用电大多为单相供电，负荷发展时无序延伸，造成台区三相电流不平衡无法调整。对于这样的低压网络必须投入较大的资金，彻底解决低压网布局，增加低压四线的覆盖面积，对线损、电压质量、供电可靠性、供电安全等都有很大改善效果。
2.3 临时用电及季节性用电影响
临时用电和季节性用电都有一定的时间性，用电增容不收费后，大棚在生产季节，单相水泵应用较多，而又分布极为分散，用电时间不好掌握，同时由于在管理上未考虑其三相负荷的分配问题，又未能及时监测、调整配电变压器的三相负荷，它的使用和停电，对配电变压器三相负荷的平衡都有较大的影响，特别是单相用电设备容量较大时，影响更大。
2.4 线路故障的影响
由于运行维护及管理不当或外力破坏等原因，低压导线断线，变压器缺相运行，修理不及时或现场临时处理，都可能造成某相长时间甩掉部分负荷，将会使配电变压器处于不平衡状态下运行。
从上述分析可知，影响配电变压器三相负荷不平衡运行的因素，既有主观上的又有客观上的，既有供电部门的又有用户的。
3 防止变压器负荷不平衡的措施
3.1 制定变压器负荷不平衡的运行管理制度
以变压器电能计量考核箱抄见电量为基准，按季度考核变压器三相负荷不平衡度的情况。设立变压器负荷管理的层级专项奖罚。
负荷每月至少进行一次测量，特殊情况下(如高峰负荷期间，负荷变化较大时等)可增加测量次数，对配电变压器负荷状况做到心中有数，为调整配电变压器负荷提供准确可靠的数据。配电专业的有关管理人员应定期或不定期的对配电变压器三相负荷状况进行监督性测量，掌握第一手材料，作为专业管理与考核的依据。
3.2 改造电网，增加低压四线覆盖密度，掌握三相负荷分布的动态
结合城网改造，合理设计电网改造方案。
配电变压器设置负荷中心，供电半径不大于300～500m，主干线、分支干线均采用三相四线制供电，5户以上居民建议不采用单相供电，同时制定台区负荷分配接线图，做到任何一个用户的用电改造接入系统，都受三相负荷平衡度的限制，避免改造的随意性。
3.3 加强供用电管理，确保变压器负荷平衡
用电与配电应密切配合。用户的临时用电，季节性用电，配电变压器运行人员都要及时掌握。尤其对单相设备申请用电，经过一年来的调整，不平衡度大幅度下降，安全经济运行能力明显增强。
4 改变三相负荷不平衡现状，实行单相三线制供电：
单相负荷的供电量约占全部供电量的20%～25%，也就相当于全国的总发电量1/4用于单相负荷。而现在我国的供电方式，对单相负荷供电的损失特别高，一般为20%以上，个别高达40%～50%，单相负荷供电的损失是很大，用电量约占全部电量的1/4，其产生的损失电量约占全部电量的1/10～1/15左右。本文主要从电网结构及供电方式上研究降低供电损失的措施。 1 单相供电损失大的原因(电网本身) (1)供电半径长：无论城市还是农村，大都采取集中供电方式，如：居民小区建配电室，农村以村屯形成变压器台等，这样就形成了低压单相负荷供电半径长，一般都超过500m。
(2)光、力混供电：现在我国低压供电都采取低压为三相四线制、中性点直接接地系统，而高压多采用中性点绝缘的配电系统。在供电负荷构成上，动力和民用单相负荷共用一台变压器，形成了光、力混合供电状态。而在大多数光、力混合供电中，其动力又多为季节性负荷，如：城市的采暖锅炉，农村的排灌用电等等。这样就形成了在动力负荷为淡季时，变压器为严重轻载状态。使供电损失率增大(主要是铁损)。
(3)单相负荷的供电电压低。现在我国对民用单相负荷都采用单相220V供电(即一火，一零)。若提高电压，一方面不安全(对地电压不能超过250V)，另一方面，用电器具的电压也不易变更。因此，由于低压供电电压低，形成了低压线损增大，电压损失增大。既浪费了能源，又保证不了供电电压质量。
(4)当前我国电网上在用的设备70%是高能耗设备、急需更换低耗设备，在更换高耗设备时，是按原供电方式不变简单的更换，还是更换高耗设备和改造电网结构、改变供电方式结合起来，就是当前电网改造的中心问题。 2 单相三线制供电方式的优点。
单相三线制是指将单相电压分成相位相差180°的两个单相电压，而中间点是直接接地的一种供电方式，如图1所示。
高压侧为单相10kV，低压侧为相反的两个220V。单相三线制供电方式的优点：
(1)因为向量相反的两个单相220V联结在一起，且中间接点x是直接接地的(称中性点接地)，这时在两个相的输出端a
1、a2，对地电压都不超过250V，符合安全规程的规定。
(2)由于单相三线制输出两个相反的单相电压，故a
1、a2之间输出电压为440V，对一定容量的单相负荷相当于供电压提高一倍，因此供电电流为原来的1/2，如图2。一个村屯总荷 为10kW，10kW的单相负荷尽量均匀的分配到两个单相220V上。这时由于电压为440V，电流为原来的1/2，低压线损可降至原来的1/4。
(3)单相三线制供电线路电流可减少到原来单相供电的1/2。由图2b可见，由一个220V供电，其10kW的负荷完全由低压的两根导线供给。
由图2a可见，由两个相反的220V供电，10kW的负荷可分两组，每根导线只承担5kW，因此每根导线为原来电流1/2。如果负荷分配均匀，中性线没有电流，单相三线制电流降为原来的1/2，而流通回路长度没变，仍为两根线，因此线损可降至原来的1/4。
(4)由于单相三线制供电，负荷对称分布时，其电流为原来的1/2，故线路压降也减少1/2，对保证电压质量也有好处。
(5)由于高压侧为单相供电(如10kV)，可方便高压延伸到负荷中心，更能减小低压供电半径，使损失和电压降进一步降低，如图3所示。
假设图3中，原变电器台为光、力混合供电，农村排灌和照明共用一个台区，变台建在抽水站处，因此，居民照明供电就缩短了供电半径。为了节约资金，将原来变压器只给抽水用，一年也只运行2～3个月，即使是高耗变压器，使用时间也短，待资金能解决时再更换，将高压延伸2根线到村屯中间，安装一台单相三线的变压器，这时低压电供电半径即可缩短一半，使线损进一步降低。由于照明安装新型节能变压器，照明一年中长年使用，节能效果明显。也可实现变压器在比较高的负荷率下运行。
第五篇：制动电阻计算
目前市场上变频器的制动方法大致有三种：能耗制动，直流制动，回馈(再生)制动。
目前关于制动电阻的计算方法有很多种，从工程的角度来讲要精确的计算制动电阻的阻值和功率在实际应用过程中不是很实际，主要是部分参数无法精确测量。目前通常用的方法就是估算方法，由于每一个厂家的计算方法各有不同，因此计算的结果不大一致。
2 制动电阻的介绍
制动电阻是用于将电动机的再生能量以热能方式消耗的载体，它包括电阻阻值和功率容量两个重要的参数。通常在工程上选用较多的是波纹电阻和铝合金电阻两种：波纹电阻采用表面立式波纹有利于散热减低寄生电感量，并选用高阻燃无机涂层，有效保护电阻丝不被老化，延长使用寿命，台达原厂配置的就是这样的电阻;铝合金电阻易紧密安装、易附加散热器，外型美观，高散热性的铝合金外盒全包封结构，具有极强的耐振性，耐气候性和长期稳定性;体积小、功率大，安装方便稳固，外形美观，广泛应用于高度恶劣工
业环境使用。
3 制动电阻的阻值和功率计算
3.1刹车使用率ED%
制动使用率ED%,也就是台达说明书中的刹车使用率ED%。刹车使用率ED%定义为减速时间T1除以减速的周期T2,制动刹车使用率主要是为了能让制动单元和刹车电阻有充分的时间来散除因制动而产生的热量;当刹车电阻发热时，电阻值将会随温度的上升而变高，制动转矩亦随之减少。刹车使用率ED%=制动时间/
刹车周期=T1/T2*100%。(图1)
图1刹车使用率ED%定义
现在用一个例子来说明制动使用率的概念：10%的制动频率可以这样理解，如果制动电阻在10秒钟能够消耗掉100%的功率，那么制动电阻至少需要90秒才能把产生的热量散掉。
3.2制动单元动作电压准位
当直流母线电压大于等于制动电压准位(甄别阈值)时，刹车单元动作进行能量消耗。台达制动电压准位
如表1所示。
3.3制动电阻设计
(1)工程设计。实践证明，当放电电流等于电动机额定电流的一半时，就可以得到与电动机的额定转矩相
同的制动转矩了，因此制动电阻的粗略计算是：
其中：
制动电压准位
电机的额定电流
为了保证变频器不受损坏，强制限定当流过制动电阻的电流为额定电流时的电阻数值为制动电阻的最小数
值。选择制动电阻的阻值时，不能小于该阻值。
根据以上所叙，制动电阻的阻值的选择范围为：
制动电阻的耗用功率 当制动电阻
在直流电压为
的电路工作时，其消耗的功率为：
耗用功率的含义：如果电阻的功率按照此数值选择的话，该电阻可以长时间的接入在电路里工作。
现场中使用的电阻功率主要取决于刹车使用率ED%。因为系统的进行制动时间比较短，在短时间内，制动电阻的温升不足以达到稳定温升。因此，决定制动电阻容量的原则是，在制动电阻的温升不超过其允许数值(即额定温升)的前提下，应尽量减小容量，粗略算法如下：
为制动电阻的降额系数
为实际的选用电阻阻值
为制动电阻的功率
(2)设计举例。根据以上的公式我们可以大致的推算出来我们需要的制动电阻的阻值和功率。以台达VFD075F43A变频器驱动7.5KW的电机作为例来说明，7.5KW电机额定电流是18A,输入电压AC460，则有：
欧
欧
因此制动电阻的阻值取值范围：
选择电阻阻值要选择市场上能够买到的型号和功率段为宜，选择阻值75欧。
根据实际的情况可以在计算的数值功率上适当的扩大。
4 结束语
716W 制动电阻的阻值和功率的计算都是从工程的角度来考虑的，因此在实际的应用时需要结合现场的具体情况进行适当的该动，最终形成一个经济适用的选择方案。