پیشگفتار
موضوع کلی این گزارش , بررسی نامتعادلی با رواثر آن در تلفات شبکه توزیع می‌باشد که شامل دو فصل می‌باشد بدین ترتیب که در فصل اول اثر عدم تعادل بار در افزایش تلفات شبکه توزیع بوده و به طور کلی مربوط به مطالعات اولیه می‌باشد تا دید کلی از هدف گزارش بدست آید. فصل دوم به بررسی روشهای کاهش تلفات نامتعادلی بار اختصاص دارد.
فصل اول شامل دو بخش است که بخش نخست اثر عدم تعادل بار در افزایش تلفات در شبکه فشار ضعیف می‌باشد که به طور کلی به بررسی عدم تعادل بار در شبکه فشار ضعیف می‌پردازد و مقدار تلفات ناشی از آن محاسبه نمودخ و درصد آنرا نسبت به تلفات شبکه سراسری بیان می‌دارد. بدین وسیله به ارزش بررسی و تحقیق در این مورد پی برده می‌شود.
در بخش بعدی اثر عدم تعادل بار در افزایش تلفات ترانسفورماتورهای توزیع مورد بحث و بررسی قرار گرفته است. از آنجائیکه ترانسفورماتورها مقداری تلفات نامتعادلی به علت غیر یکسانی مشخصات الکتریکی سیم پیچی ها دارند , همچنین به عنوان یک واسط سبب انتقال نامتعادلی فشار ضعیف به سمت فشار متوسط می‌شوند , لذا توجه به آن از اهمیت بسزایی برخوردار است. در این بخش در مورد انواع اتصالات ترانسها بحث شده است و میزان تلفات نامتعادلی در دون ترانس YZ و که بیشتر از همه در شبکه توزیع بکار می‌روند , محاسبه شده است.
فصل دوم شامل دو بخش می‌باشد. در بخش اول الگوریتمی جهت تقسیم مناسب انشعابها بین فازها در شبکه فشار ضعیف ارائه شده است تا با متعادل کردن فازها تا حد امکان از تلفات ناشی از نا متعادلی بار کاسته شود. همچنین این الگوریتم قادر است تا شبکه موجود را به شکل بهینه تغییر شکل دهد تا تلفات نامتعادلی آن به حداقل برسد.
در بخش دوم به بررسی امکان افزایش سطح مقطع نول به منظور کاهش مقاومت نول و به تبع آن کاهش تلفات نول پرداخته شده است. همانطور که از فصل اول نتیجه گرفته شده است تلفات نول حدود سه برابر تلفات نا متعادلی بار در فازها می‌باشد , لذا نیاز به توجه و رسیدگی دارد. بخصوص در خطوط با بار زیاد اهمیت تعویض کابل‌های نول با سطح مقطع بالاتر به خوبی احساس می‌شود.
سیستم زمین کامل علاوه بر این که نقش مهمی در حفاظت شبکه توزیع دارد , تا حدی زیاد از مقاومت نول نیز می‌کاهد. بخش سوم به این موضوع اختصاص دارد بدین ترتیب که با احداث زمینهای متوالی تا حد زیادی از مقاومت نول کاسته شده و به تبع آن تلفات نول و تلفات نامتعادلی کاهش می‌یابد. لذا در این بخش با ارائه نمودارها و محاسبات به امکان احداث زمینهای متوالی پرداخته شده است.
فصل اول
اثر عدم تعادل بار در افزایش تلفات شبکه توزیع
1- اثر عدم تعادل بار در افزایش تلفات شبکه توزیع
یکی از مؤلفه‌های مطرح در افزایش تلفات شبکه توزیع مسأله عدم تعادل بار در این شبکه اعم از شبکه فشار ضعیف , ترانسفورماتورهای توزیع و شبکه فشار متوسط می‌باشد. این مؤلفه که به عنوان یک عامل اختلال در عملکرد شبکه توزیع اعلام وجود می‌کند به دو صورت عدم تساوی بار فازها و عدم تساوی ضریب توان بار فازها ( یا ترکیبی از هر دو ) متظاهر می‌گردد و باید در هریک از بخشهای سه گانه شبکه توزیع مورد بررسی و تجزیه و تحلیل قرار بگیرد.
با آماری که از پستها و شبکه توزیع تهیه شده عدم تعادل بار مأیوس کننده است و این مشخصه نشان دهنده عدم رعایت اصول فنی از طرف پرسنل توزیع و بعضاً سهل انگاری و عدم وجود دانش فنی در ایجاد شبکه‌های برق رسانی مبتنی بر اصول فنی برای مصرف کننده‌ها می‌باشد.
1-1- اثر عدم تعادل بار در افزایش تلفات شبکه فشار ضعیف
1-1-1- تبعات نامتعادلی بار
الف) افزایش تلفات قدرت : تلفات قدرت در شبکه فشار ضعیف شامل دو دسته تلفات قدرت در فازها و تلفات قدرت در سیم نول می‌باشد. با فرض ثابت بودن مجموع جریان سه فاز , تلفات قدرت در فازها در حالت عدم تعادل بار بیش از تلفات در حالت تعادل بار بوده که به آن تلفات در نول هم اضافه می‌شود و با توجه به این امر که اکثراً مقاطع سیمها در نول نصف مقاطع سیم فازها و بنابراین مقاومت اهمی سیم نول حدود دو برابر مقاومت سیم فازها می‌باشد , تلفات حتی در حالت جریانهای عبوری کم , باز هم قابل توجه است.
ب) افت ولتاژ در اثر نامتعادلی : حتی با فرض این که سیمهای فاز در شبکه مقاطع یکسان و در نتیجه امپدانس مساوی داشته باشند , در اثر عبور جریان نا برابر , سیمهای فاز افت ولتاژ متفاوتی داشته و در نتیجه دارای ولتاژ نامتعادلی در طرف مصرف کننده‌ها بخصوص مصرف کننده‌های حساس مانند موتورهای سه فاز خواهند بود. این موضوع اثرات نامطلوبی بر مصرف کننده‌های سه فاز خواهد داشت.
ج) خطرات ناشی از جریان دار شدن سیم نول : با نامتعادل شدن جریان در سیستم سه فاز و عبور جریان از سیم نول , نسبت به زمین دارای ولتاژی می‌شود که درصورت عبور از حد مجاز از نظر ایمنی نامطلوب بوده و چنانچه مصرف کننده با سیم نول تماس حاصل کند , احتمال برق گرفتگی وجود خواهد داشت. علاوه بر مسائل یاد شده زیاد بودن نامتعادلی بار شبکه باعث وضعیت نامطلوبی در اجزاء دیگر شبکه از جمله ترانسفورماتورها خواهد شد.
1-1-2- شبکه فشار ضعیف
عدم تعادل بار در شبکه ضعیف بدلایل زیر بوجود می آید :
- عدم تساوی بار مشترکین در هر لحظه روی هر فاز
- وجود شبکه‌های تکفاز طولانی و پربار روی خطوط فشار ضعیف
- وجود لوازم برقی تکفاز موتوری با ضریب توان پائین روی خط ( مثل موتورهای تکفاز جوشکاری و000) نامتعادلی بار , به دو صورت عدم تصاوی بار فازها و جریان دار شدن سیم نول باعث افزایش تلفات شبکه می‌شود.
1-1-2-1- عدم تساوی بار فازها [4]
در یک خط فشار ضعیف سه فاز با فرض ثابت بودن مجموع بار فازها , اگر بار فازها بصورت نا متعادل توزیع شده باشد , طبق نا مساوی کوشی , تلفات ایجاد شده در سیمهای فاز بیشتر از تلفات حالتی است که بار فازها به طور مساوی تقسیم شده باشند.