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三相不平衡,如何判斷與解決?

發(fā)布時(shí)間:2022-05-05 瀏覽:4541

三相不平衡是電能質(zhì)量的一個(gè)重要指標,雖然影響電力系統的因素有很多,但正常性不平衡的情況大多是因為三相元件、線(xiàn)路參數或負荷不對稱(chēng)。由于三相負荷的因素是不一定的,所以供電點(diǎn)的三相電壓和電流極易出現不平衡的現象,損耗線(xiàn)路。不僅如此,其對供電點(diǎn)上的電動(dòng)機也會(huì )造成不利的影響,危害電動(dòng)機的正常運行。因此,如果三相不平衡超過(guò)了配電網(wǎng)可以承受的范圍,那么整體的電力系統的安全運行就會(huì )受到影響。


 三相不平衡的基本概念

三相不平衡是指在電力系統中三相電流(或電壓)幅值不一致,且幅值差超過(guò)規定范圍。由于各相電源所加的負荷不均衡所致,屬于基波負荷配置問(wèn)題。發(fā)生三相不平衡即與用戶(hù)負荷特性有關(guān),同時(shí)與電力系統的規劃、負荷分配也有關(guān)。在電網(wǎng)系統中,三相平衡主要指的是三相的電壓相量的大小相等,而且如果按照A、B、C的順序進(jìn)行排列,他們兩兩之間構成的角度都為2n/3。而三相不平衡就是指相量大小、角度的不一致。《電能質(zhì)量三相電壓允許不平衡度》(GB/T15543-1995)適用于交流額定頻率為 50 赫茲。在電力系統正常運行方式下,由于負序分量而引起的 PCC 點(diǎn)連接點(diǎn)的電壓不平衡。該標準規定:電力系統公共連接點(diǎn)正常運行方式下不平衡度允許值為 2%,短時(shí)間不得超過(guò) 4%。


圖例:

圖

理想的三相波形圖與不平衡時(shí)的三相波形圖


三相電流不平衡度計算方法一般有以下常用的兩個(gè)公式:

不平衡度%=(***大電流-***小電流)/***大電流×100%

不平衡度%=(MAX相電流-三相平均電流)/三相平均電流×100%


舉個(gè)例子:

三相電流分別為IA=9A IB=8A IC=4A,則三相平均電流為7A,相電流-三相平均電流分別為2A 1A 3A,取差值***大那個(gè),故MAX(相電流-三相平均電流)=3A,所以三相電流不平衡度=3/7。

引起三相不平衡的原因有哪些?

引起三相電壓不平衡的原因有多種,如:單相接地、斷線(xiàn)諧振等,運行管理人員只有將其正確區分開(kāi)來(lái),才能快速處理。

1.  斷線(xiàn)故障

如果一相斷線(xiàn)但未接地,或斷路器、隔離開(kāi)關(guān)一相未接通,電壓互感器保險絲熔斷均造成三相參數不對稱(chēng)。上一電壓等級線(xiàn)路一相斷線(xiàn)時(shí),下一電壓等級的電壓表現為三個(gè)相電壓都降低,其中一相較低,另兩相較高但二者電壓值接近。本級線(xiàn)路斷線(xiàn)時(shí),斷線(xiàn)相電壓為零,未斷線(xiàn)相電壓仍為相電壓。

2. 接地故障

當線(xiàn)路一相斷線(xiàn)并單相接地時(shí),雖引起三相電壓不平衡,但接地后電壓值不改變。單相接地分為金屬性接地和非金屬性接地兩種。金屬性接地,故障相電壓為零或接近零,非故障相電壓升高1.732倍,且持久不變;非金屬性接地,接地相電壓不為零而是降低為某一數值,其他兩相升高不到1.732倍。

3. 諧振原因

隨著(zhù)工業(yè)的飛速發(fā)展,非線(xiàn)性電力負荷大量增加,某些負荷不僅產(chǎn)生諧波,還引起供電電壓波動(dòng)與閃變,甚至引起三相電壓不平衡。

諧振引起三相電壓不平衡有兩種:

(1)基頻諧振

基頻諧振,特征類(lèi)似于單相接地,即一相電壓降低,另兩相電壓升高,查找故障原因時(shí)不易找到故障點(diǎn),此時(shí)可檢查特殊用戶(hù),若不是接地原因,可能就是諧振引起的。

(2)分頻諧振

另一種是分頻諧振或高頻諧振,特征是三相電壓同時(shí)升高。
另外,還要注意,空投母線(xiàn)切除部分線(xiàn)路或單相接地故障消失時(shí),如出現接地信號,且一相、兩相或三相電壓超過(guò)線(xiàn)電壓,電壓表指針打到頭,并同時(shí)緩慢移動(dòng),或三相電壓輪流升高超過(guò)線(xiàn)電壓,遇到這種情況,一般均屬諧振引起。

4. 三相負荷的不合理分配

很多的裝表接電的工作人員并沒(méi)有對于三相負荷平衡的知識概念,因此在接電的時(shí)候并沒(méi)有注意到要控制三相負荷平衡,只是盲目和隨意的進(jìn)行電路的接電荷裝表,這在很大程度上造成了三相負荷的不平衡。其次,我國的大多數電路都是動(dòng)力和照明混為一體的,所以在使用單相的用電設備時(shí),用電的效率就會(huì )降低,這樣的差異進(jìn)一步加劇了配電變壓器三相負荷的不平衡狀況。

5. 用電負荷的不斷變化

造成用電負荷不穩定的原因包括了地II經(jīng)常出現的拆遷,移表或者用電用戶(hù)的增加;臨時(shí)用電和季節性用電的不穩定性。這樣在總量上和時(shí)間上的不確定和不集中性使得用電的負荷也不得不跟隨實(shí)際情況而變化。

6. 對于配變負荷的監視力度的削弱

在配電網(wǎng)的管理上,經(jīng)常會(huì )忽略三相負荷分配中的管理問(wèn)題。在配電網(wǎng)的檢測上,對配電變壓器的三相負荷也沒(méi)有進(jìn)行定期的檢測和調整。除此之外,還有很多因素造成了三相不平衡的現象,例如線(xiàn)路的影響以及三相負荷矩的不相等等。


三相不平衡有哪些危害?

1、增加線(xiàn)路的電能損耗

在三相四線(xiàn)制供電網(wǎng)絡(luò )中,電流通過(guò)線(xiàn)路導線(xiàn)時(shí),因存在阻抗必將產(chǎn)生電能損耗,其損耗與通過(guò)電流的平方成正比。當低壓電網(wǎng)以三相四線(xiàn)制供電時(shí),由于有單相負載存在,造成三相負載不平衡在所難免。當三相負載不平衡運行時(shí),中性線(xiàn)即有電流通過(guò)。這樣不但相線(xiàn)有損耗,而且中性線(xiàn)也產(chǎn)生損耗,從而增加了電網(wǎng)線(xiàn)路的損耗。

2、增加配電變壓器的電能損耗

配電變壓器是低壓電網(wǎng)的供電主設備,當其在三相負載不平衡工況下運行時(shí),將會(huì )造成配變損耗的增加。因為配變的功率損耗是隨負載的不平衡度而變化的。

3、配變出力減少

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