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三相负荷不平衡对线损的影响

摘要： 采用三相四线制供电方式，由于用户较为分散，线路较长，如果三相负荷不平衡，将直接增加电能在线路的损耗，下面试加分析。 

          采用三相四线制供电方式，由于用户较为分散，线路较长，如果三相负荷不平衡，将直接增加电能在线路的损耗，下面试加分析。

三相四线制结线方式如图1所示。

图1　三相四线制接线方式

这时单位长度线路上的功率损耗为：

ΔP1=I2aR+I2bp+I2cR+I2o×2R=(1)

式中R--单位长度线路的电阻值，中性线的截面积通常只有相线的一半，故中性线的单位长度线路的电阻值取2R。

当三相负荷完全平衡时，三相电流Ia=Ib=Ic=Icp，中性线的电流Io=0，这时单位长度线路上的功率损耗为：

ΔP=3I2cpR(2)

如果各相电流不平衡，则中性线中有电流通过，损耗将显著增加。为讨论方便，引入负荷不平衡度β概念：

β=(Imax-Icp)/Icp×100%(3)

式中Imax--负荷最大一相的电流值

Icp--三相负荷完全平衡时的相电流值

下面分三种情况讨论三相负荷不平衡时线损值的增量。

1　一相负荷重，两相负荷轻

假设A相负荷重，B、C相负荷轻，则Ia=(1+β)×Icp，Ib=Ic=(1-β/2)Icp，在三相相位对称的情况下，中性线的电流Io=32βIcp。代入式(1)，这时单位长度线路上的功率损耗为：

ΔP1=(1+β)2I2cpR+2(1-β/2)2I2cpR+94β2I2cp×2R=3I2cpR+6β2I2cpR(4)

它与三相负荷平衡时单位长度线路上的功率损耗的比值，称为功率损耗增量系数。其值为K则：

K1=ΔP1ΔP=3I2cpR+6β2I2cpR/3I2cpR=1+2β2(5)

2　一相负荷重，一相负荷轻，第三相的负荷为平均负荷

假设A相负荷重，B相负荷轻，C相负荷为平均值，显然Ia=(1+β)Icp，Ib=(1-β)Icp，Ic=Icp，则在三相相位对称的情况下，中性线的电流。得出单位长度线路上的功率损耗为：

ΔP2=(1+β)2I2cpR+(1-β)2I2cpR+I2cpR+3β2I2cp×2R=3I2cpR+8β2I2cpR(6)

K2=ΔP2ΔP=3I2cpR+8β2I2cpR3I2cpR=1+8/3β2(7)