低壓三相不平衡成為熱點問題的思考

結合近年來在低壓配電網的科研實踐，談談低壓配電網三相不平衡成為熱點問題的原因：


01
低壓系統三相負荷規劃設計平衡而實際運行不平衡，并已成為常態問題。低壓配電網普遍采用 TNS 系統，就是我們所說的三相四線制系統。在規劃設計階段充分地考慮三相負荷平衡性分配，用電設備是三相和單相共存，以單相設備為主，由于負荷用電行為的不一致性，造成運行配電網的三相不平衡已成為常態，只是對應不同運行工況的嚴重程度有所差別。


02
低壓系統三相不平衡有別于中高壓系統。對于低壓三相四線制系統來說，不僅存在著基波負序不平衡，還存在著基波零序不平衡，大量使用了含單相電力電子變流器的用電設備，其產生的4h±1 次諧波還可能造成零序性諧波不平衡問題。對于中高壓系統來說，采用的是三相三線制供電方式，只存在基波負序不平衡問題。
目前，我們所涉及低壓配電網不平衡治理，主要是針對基波負序不平衡和零序不平衡。


03
負荷大多具有具有時段性和季節性特點。低壓三相四線制系統以單相用電設備為主，設備容量小，但設備數量眾多，單個用戶日負荷用電行為的時變性和差異性，造成低壓配電網三相不平衡問題具有顯著的時段性，在冬季和夏季大量使用電空調的地區，三相不平衡問題也具有顯著的季節性特點。


04
分布式電源接入低壓配電網將加劇三相不平衡問題。隨著儲能和分布式新能源電源的發展和應用，將會有更多的單相儲能和分布式發電裝置接入低壓配電網，如果不進行有序地接入管理和運行控制，將進一步加大低壓配電網的三相不平衡問題，此點已經在一些先行開展光伏扶貧的地區低壓配電網中顯現。



05
電能替代技術和產品的推廣和應用將加劇三相不平衡問題。為了響應國家節能減排和環境保護的要求，國家電網公司和南方電網公司在低壓系統中大力推廣電能替代技術，如油改電、煤改電和氣改電等，集群化較大容量單相電能替代產品接入低壓配電網，將加劇低壓配電網的三相不平衡問題。



06
三相不平衡問題導致臺區低電壓問題。伴隨配售電改革的背景，國家電網和南方電網加大力度治理配電臺區的低電壓問題，已經取得了顯著的成效。基波零序電流在中性線路產生較大的壓降，造成電力用戶側側零地電位升高，導致三相供電電壓的一相或者兩相電壓的降低，嚴重情況造成低電壓問題。因此， 三相不平衡治理有益于解決臺區的低電壓問題。


07
三相不平衡治理措施。部分專家認為三相不平衡問題是可以通過運行 管理來加以改善的，根據我們接觸到的工程應用數據，我認為這樣的觀點是錯誤的。對于低壓系統三相不平衡問題，難以通過負荷控制和運行管理來加以改善， 必須通過設置不平衡治理裝置，才能給有效的改善或者解決三相負荷不平衡問題。


08
微電網也有三相不平衡治理的需要。對于目前工程示范應用的微電網和交直流混合電網的交流電網部分，有大小容量不一的單相發用電設備，作為有源發電設備如果自己不具備三相不平衡補償或治理功能，由于發電和用電的不平衡可能導致微電網的安全穩定運行，并降低微電網發電設備利用效益，在這些應用場景中，三相不平衡治理也可能成為剛需。