低压三相不平衡成为热点问题的思考

结合近年来在低压配电网的科研实践，谈谈低压配电网三相不平衡成为热点问题的原因：


01
低压系统三相负荷规划设计平衡而实际运行不平衡，并已成为常态问题。低压配电网普遍采用 TNS 系统，就是我们所说的三相四线制系统。在规划设计阶段充分地考虑三相负荷平衡性分配，用电设备是三相和单相共存，以单相设备为主，由于负荷用电行为的不一致性，造成运行配电网的三相不平衡已成为常态，只是对应不同运行工况的严重程度有所差别。


02
低压系统三相不平衡有别于中高压系统。对于低压三相四线制系统来说，不仅存在着基波负序不平衡，还存在着基波零序不平衡，大量使用了含单相电力电子变流器的用电设备，其产生的4h±1 次谐波还可能造成零序性谐波不平衡问题。对于中高压系统来说，采用的是三相三线制供电方式，只存在基波负序不平衡问题。
目前，我们所涉及低压配电网不平衡治理，主要是针对基波负序不平衡和零序不平衡。


03
负荷大多具有具有时段性和季节性特点。低压三相四线制系统以单相用电设备为主，设备容量小，但设备数量众多，单个用户日负荷用电行为的时变性和差异性，造成低压配电网三相不平衡问题具有显著的时段性，在冬季和夏季大量使用电空调的地区，三相不平衡问题也具有显著的季节性特点。


04
分布式电源接入低压配电网将加剧三相不平衡问题。随着储能和分布式新能源电源的发展和应用，将会有更多的单相储能和分布式发电装置接入低压配电网，如果不进行有序地接入管理和运行控制，将进一步加大低压配电网的三相不平衡问题，此点已经在一些先行开展光伏扶贫的地区低压配电网中显现。



05
电能替代技术和产品的推广和应用将加剧三相不平衡问题。为了响应国家节能减排和环境保护的要求，国家电网公司和南方电网公司在低压系统中大力推广电能替代技术，如油改电、煤改电和气改电等，集群化较大容量单相电能替代产品接入低压配电网，将加剧低压配电网的三相不平衡问题。



06
三相不平衡问题导致台区低电压问题。伴随配售电改革的背景，国家电网和南方电网加大力度治理配电台区的低电压问题，已经取得了显著的成效。基波零序电流在中性线路产生较大的压降，造成电力用户侧侧零地电位升高，导致三相供电电压的一相或者两相电压的降低，严重情况造成低电压问题。因此， 三相不平衡治理有益于解决台区的低电压问题。


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三相不平衡治理措施。部分专家认为三相不平衡问题是可以通过运行 管理来加以改善的，根据我们接触到的工程应用数据，我认为这样的观点是错误的。对于低压系统三相不平衡问题，难以通过负荷控制和运行管理来加以改善， 必须通过设置不平衡治理装置，才能给有效的改善或者解决三相负荷不平衡问题。


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微电网也有三相不平衡治理的需要。对于目前工程示范应用的微电网和交直流混合电网的交流电网部分，有大小容量不一的单相发用电设备，作为有源发电设备如果自己不具备三相不平衡补偿或治理功能，由于发电和用电的不平衡可能导致微电网的安全稳定运行，并降低微电网发电设备利用效益，在这些应用场景中，三相不平衡治理也可能成为刚需。