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三相不平衡的产生、危害及治理方法

三相不平衡的产生、危害及治理方法

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  • 发布时间:2019-05-13
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三相不平衡的产生、危害及治理方法

  一、三相不平衡是什么?

  三相不平衡是电能质量的一个重要指标,虽然影响电力系统的因素有很多,但正常性不平衡的情况大多是因为三相云件、线路参数或负荷不对称。由于三相负荷的因素是不一定的,所以供电点的三相电压和电流极易出现不平衡的现象,损耗线路。不仅如此,其对供电点上的电动机也会造成不利的影响,危害电动机的正常运行。因此,如果三相不平衡超过了配电网可以承受的范围,那么整体的电力系统的安全运行就会受到影响。

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  二、引起三相不平衡的原因有哪些?

  引起三相电压不平衡的原因有多种,如:单相接地、断线谐振等,运行管理人员只有将其正确区分开来,才能快速处理。

  (1)断线故障

  如果一相断线但未接地,或断路器、隔离开关一相未接通,电压互感器保险丝熔断均造成三相参数不对称。上一电压等级线路一相断线时,下一电压等级的电压表现为三个相电压都降低,其中一相较低,另两相较高但二者电压值接近。本级线路断线时,断线相电压为零,未断线相电压仍为相电压。

  (2)接地故障

  当线路一相断线并单相接地时,虽引起三相电压不平衡,但接地后电压值不改变。单相接地分为金属性接地和非金属性接地两种。金属性接地,故障相电压为零或接近零,非故障相电压升高1.732倍,且持久不变;非金属性接地,接地相电压不为零而是降低为某一数值,其他两相升高不到1.732倍。

  谐振原因随着工业的飞速发展,非线性电力负荷大量增加,某些负荷不仅产生谐波,还引起供电电压波动与闪变,甚至引起三相电压不平衡。

  谐振引起三相电压不平衡有两种

  1、基频谐振

  基频谐振,特征类似于单相接地,即一相电压降低,另两相电压升高,查找故障原因时不易找到故障点,此时可检查特殊用户,若不是接地原因,可能就是谐振引起的。

  2、分频谐振

  另一种是分频谐振或高频谐振,特征是三相电压同时升高。

  另外,还要注意,空投母线切除部分线路或单相接地故障消失时,如出现接地信号,且一相、两相或三相电压超过线电压,电压表指针打到头,并同时缓慢移动,或三相电压轮流升高超过线电压,遇到这种情况,一般均属谐振引起。

  (3)三相负荷的不合理分配。很多的装表接电的工作人员并没有专业的对于三相负荷平衡的知识概念,因此在接电的时候并没有注意到要控制三相负荷平衡,只是盲目和随意的进行电路的接电荷装表,这在很大程度上造成了三相负荷的不平衡。其次,我国的大多数电路都是动力和照明混为一体的,所以在使用单相的用电设备时,用电的效率就会降低,这样的差异进一步加剧了配电变压器三相负荷的不平衡状况。

  (4)用电负荷的不断变化。造成用电负荷不稳定的原因包括了地II经常出现的拆迁,移表或者用电用户的增加;临时用电和季节性用电的不稳定性。这样在总量上和时间上的不确定和不集中性使得用电的负荷也不得不跟随实际情况而变化。

  (5)对于配变负荷的监视力度的削弱。在配电网的管理上,经常会忽略三相负荷分配中的管理问题。在配电网的检测上,对配电变压器的三相负荷也没有进行定期的检测和调整。除此之外,还有很多因素造成了三相不平衡的现象,例如线路的影响以及三相负荷矩的不相等等。

 

  三、三相不平衡的危害和影响

  1、对变压器的危害

  在生产、生活用电中,三相负载不平衡时,使变压器处于不对称运行状态。造成变压器的损耗增大(包括空载损耗和负载损耗)。根据变压器运行规程规定,在运行中的变压器中性线电流不得超过变压器低压侧额定电流的25%。此外,三相负载不平衡运行会造成变压器零序电流过大,局部金属件升温增高,甚至会导致变压器烧毁。

  2、对用电设备的影响

  三相电压不平衡的发生将导致达到数倍电流不平衡的发生。诱导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。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。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。中性线中流入过大的不平衡电流,导致中性线增粗。

  3、对线损的影响

  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。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。

  四、三相不平衡怎么解决?

  1、重视规划,加强沟通

  重视低压配电网的规划工作,加强与地方政府规划等部门的工作沟通,避免配电网建设无序,尤其避免在低压配电网中出现头痛医头,脚痛医脚的局面,在配电网建设和改造当中对低压台区进行合理的分区分片供电,配变布点尽量接近负荷中心,避免扇型供电和迂回供电,配电网络的建设要遵循“小容量、多布点、短半径”的配变选址原则。

  2、争取低压集束导线供电

  在对采用低压三相四线制供电的地区,要积极争取对有条件的配电台区采用3芯或者4芯电缆或者用低压集束导线供电至用户端,这样可以在低压线路施工中最大程度的避免三相负荷出现偏相的出现,同时要做好低压装表工作,单相电表在A、B、C三相的分布尽量均匀,避免出现单相电只挂接在一相或者两相上,在线路末端造成负荷偏相。

  3、多点接地,降低零线电能损耗

  在低压配电网零线采用多点接地,降低零线电能损耗。目前由于三相负荷的分布不平衡,导致了零线出现电流,按照规程要求零线电流不得超过相线电流的25%,在实际运行当中,由于零线导线截面较细,电阻值较相同长度的相线大,零线电流过大在导线上也会造成一定比例的电能损耗,所以建议在低压配电网公用主零线采用多点接地,降低零线电能损耗,避免因为负荷不平衡出现的零线电流产生的电压严重危及人身安全,而且通过多点接地,减低了因为发热等原因造成的零线断股断线,使得用户使用的相电压升高,损坏家用电器。此外对于零线损耗问题,在目前一般低压电缆中,零线的截面为相线的1/2,电阻值大造成了在三相负荷不平衡时,零线损耗加大,为此可以考虑到适当增大零线的导线截面,例如采用五芯电缆,每相用一个芯线而零线则用两个芯线。

  4、针对低压电网中的三相不平衡问题提供的产品及服务:

  以建设安全、高效的用电环境为目标,2024欧洲杯竞猜app针对低压电网中的三相不平衡问题提供以下产品及服务:HLXPBF-0.4系列不平衡治理产品。产品通过A/D采样电路,动态跟踪监控电网的电压、电流,分析出三相间的负荷不平衡情况,DSP运算出需要补偿的电流值和相位,由FPGA信号发生器发出PWM信号给IGBT驱动,由逆变器产生一个满足要求的电流信号送入到系统中,实现三相负荷平衡调节、动态无功补偿、谐波治理功能要求。控制原理如下图所示:

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