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。
关键词：三相四线制 供电方式 线路损耗

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=I²_aR+I²_bp+I²_cR+I²_o×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I_a=I_b=I_c=I_cp，中性线的电流I_o=0，这时单位长度线路上的功率损耗为：

ΔP=3I²_cpR(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=(I_max-I_cp)/I_cp×100%(3)

式中I_max--负荷最大一相的电流值

　　I_cp--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I_a=(1+β)×I_cp，I_b=I_c=(1-β/2)I_cp，在三相相位对称的情况下，中性线的电流I_o=32βI_cp。代入式(1)，这时单位长度线路上的功率损耗为：

ΔP₁=(1+β)²I²_cpR+2(1-β/2)²I²_cpR+94β²I²_cp×2R=3I²_cpR+6β²I²_cpR(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=3I²_cpR+6β²I²_cpR/3I²_cpR=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I_a=(1+β)I_cp，I_b=(1-β)I_cp，I_c=I_cp，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)²I²_cpR+(1-β)²I²_cpR+I²_cpR+3β²I²_cp×2R=3I²_cpR+8β²I²_cpR(6)

K₂=ΔP₂ΔP=3I²_cpR+8β²I²_cpR³I²_cpR=1+8/3β²(7)

3　一相负荷轻，两相负荷重

假设I^a=(1-2β)I_cp，I_b=I_c=(1+β)I_cp，则在三相相位对称的情况下，中性线的电流I_o=3βI_cp。这时单位长度线路上的功率损耗为：

ΔP₃=(1-2β)²I²cpR+2(1+β)²I²_cpR+9β²I²_cp×2R=3I²_cpR+24β²I²_cpR(8)

K₃=ΔP₃ΔP=3I²_cpR+24β²I²_cpR³I²_cpR=1+8β²(9)

比较式(5)、(7)、(9)，显然，当负荷不平衡度β相等时，K₃＞K₂＞K₁＞1，对于三相四线制结线方式，由此可得出如下结论：

(1)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。

(2)当三相负荷不平衡时，不论何种负荷分配情况，电流不平衡度越大，线损增量也越大。

按照规程规定，不平衡度β不得大于20%。若使β=0.2，则K₁=1.08，K₂=1.11，K₃=1.32，也就是说，相对于三相平衡的情况而言，由于三相负荷不平衡(且在规程允许范围内)所引起的线损分别增加8%、11%、32%。

下面绘出了负荷电流不平衡度β与功率损耗增量系数K的关系曲线。从曲线上可以明显地看出β对线损的影响。当然，上述各式和图2的关系曲线是在中性线的截面积为相线的一半时才成立，否则倍数值将改变，但只要β≠0，则K＞1，上述两点结论依然成立。

为此在三相四线制的低压网络运行中，应经常测量三相负荷并进行调整，使之平衡，这是降损节能的一项有效措施，对于输送距离比较远的农村配电线路来说，效果尤为显著。

图2　K=f(β)曲线

 

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