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三相不平衡之终极解决方案

随着电力行业的不断发展,大量新型设备以及电力电子设备得到应用,这使得电能质量问题越来越受到人们的重视,三相不平衡问题就是电能质量中存在的较为严重的问题.


一、什么是三相不平衡

三相不平衡是指在电力系统中三相电流(或电压)幅值不一致,且幅值差超过规定范围。根据《电能质量三相电压允许不平衡度》(GB/T15543-2008),在电网正常运行时负序电压不平度不超过2%,短时不超过4%(三相不平衡度在三相电力系统中指三相不平衡的程度,用电压、电流的负序基波分量或零序基波分量与正序基波分量的方均根百分比表示)。


二、为什么会产生三相不平衡 

澳门新葡萄娱乐官网下载通常使用的供电网络是三相生产用电与单相负载混合用电的供电网络,大多是经10/0.4KV变压器降压后,以三相四线制向用户供电。在装接单相用户时,供电部门通常将单相负载均衡地分接在A、B、C三相上。但在实际工作及运行中,线路的标志、接电人员的疏忽再加上由于单相用户的不可控增容、大功率单相负载的接入以及单相负载用电的不同时性等,都造成了三相负载的不平衡。


三、三相不平衡有什么危害 

(1)对变压器危害

通常情况下,变压器有铁损(空载损耗)和铜损(负载损耗)两种损耗,铁损一般不变,铜损会根据负载的变化而变化。当三相负荷不平衡运行时,变压器的负荷损耗可看成三只单相变压器的负荷损耗之和。这有可能给变压器造成及严重的后果,不平衡时会造成相电流过大(增为3倍),从而造成绕组和变压器油的过热。绕组过热,绝缘老化加快;变压器油过热,引起油质劣化,迅速降低变压器的绝缘性能,减少变压器寿命(温度每升高8℃,使用年限将减少一半),甚至烧毁绕组。同时三相不平衡条件下运行的变压器产生零序磁通,零序磁通流经变压器金属部件组成的回路,是变压器发热,同样影响变压器运行安全。


(2)对线路的影响

三相不平衡会产生零序磁通,零序磁通在中性线上会变为中性线电流,这样不但相线有损耗,而且中性线也产生损耗,从而增加了电网线路的损耗。另一方面,在三相四线制结线方式下,当三相平衡时线损最小;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。当三相负荷不平衡时,无论何种负荷分配情况,电流不平衡度越大,线损增量也越大。


(3)对用电设备的影响

各相之间的不平衡会导致用电设备使用寿命缩短,加速设备部件更换频率,增加设备维护的成本。对于配变电设备来讲,在三相负载不平衡条件下运行时,各相的输出电流是不相等的,这就导致其内部三相压降不相等,从而造成输出电压三相不平衡。同时,配变电设备在三相负载不平衡条件下运行,三相输出电流不一样,而中性线就会有电流通过。因而使中性线产生阻抗压降,从而导致中性点漂移,致使各相相电压发生变化。负载重的一相电压降低,而负载轻的一相电压升高。在电压不平衡状况下供电,即容易造成电压高的一相接带的用户用电设备烧坏,而电压低的一相接带的用户用电设备则可能无法使用。所以三相负载不平衡运行时,将严重危及用电设备的安全运行。

对于电动机来讲,三相电压不平衡也会使电动机中逆扭矩增加,从而使电动机的温度上升,效率下降,能耗增加,发生震动,输出亏耗等影响。对于断路器来讲,三相不平衡会使断路器允许电流的余量减少,当负载变更或交替时容易发生超载、短路现象等。

 

(4) 解决三相不平衡的方法 

目前有一些传统的解决三相不平衡的方法,但存在着各种各样的问题,例如,加大负荷接入点的短路容量,如改变网络或提高供电电压级别提高系统承受不平衡负荷的能力。这种方法是一个治标不治本的方法,同时三相不平衡比较严重时,会大大增加设备投入成本,且效果不佳;使用三相不平衡自动换相器,切换相别。但是在换相的过程中会使用户暂时停电等等诸多问题。


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