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三相電壓不平衡度分析
添加時間:2019-12-27
三相電壓不平衡度分析


三相電壓不平衡度

(1) 定義:

電力系統在正常的運行方式下,電量的負序分量均方根之與正序分量均方根值之比。

ε= ×100%

式中:U1為三相電壓正序分量的均方根值;U2為三相電壓負序分量的均方根值。

電力系統的三相不平衡(或對稱)是由于三相負載不平衡(或對稱)以及系統元件參數的不對稱所致。在研究不對稱的三相電力系統時,廣泛使用對稱分量法,即將任何一組不對稱的三相相量(電壓或電流)分解成相序各不相同的三相對稱的三相相量。三相電源電壓畸變不對稱時,對于三相四線制電路,電壓中除含有諧波分量外,還含有正序、負序、零序分量。對于三相三線制電路,只含有正、負序分量。電力系統三相不平衡可以分為事故性不平衡和正常性不平衡兩大類。事故性不平衡由系統中各種非對稱性故障引起,比如單相接地短路、兩相接地短路或兩相相間短路等。而電力系統正常運行時,供電環節的不平衡或用電環節的不平衡都將導致電力系統的三相不平衡。

三相不平衡產生原因

1)三相負荷的不合理分配。很多的裝表接電的工作人員并沒有專業的對于三相負荷平衡的知識概念,因此在接電的時候并沒有注意到要控制三相負荷平衡,只是盲目和隨意的進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力和照明混為一體的,所以在使用單相的用電設備時,用電的效率就會降低,這樣的差異進一步加劇了配電變壓器三相負荷的不平衡狀況。

2)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經常出現的拆遷,移表或者用電用戶的增加;臨時用電和季節性用電的不穩定性。這樣在總量上和時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際情況而變化。

3)對于配變負荷的監視力度的削弱。在配電網的管理上,經常會忽略三相負荷分配中的管理問題。在配電網的檢測上,對配電變壓器的三相負荷也沒有進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,例如線路的影響以及三相負荷矩的不相等等。

4)斷線故障 如果一相斷線但未接地,或斷路器、隔離開關一相未接通,電壓互感器保險絲熔斷均造成三相參數不對稱。上一電壓等級線路一相斷線時,下一電壓等級的電壓表現為三個相電壓都降低,其中一相較低,另兩相較高但二者電壓值接近。本級線路斷線時,斷線相電壓為零,未斷線相電壓仍為相電壓

5)接地故障 當線路一相斷線并單相接地時,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。

三相不平衡的危害

(1)增加線路的電能損耗 在三相四線制供電網絡中,電流通過線路導線時,因存在阻抗必將產生電能損耗,其損耗與通過電流的平方成正比。當低壓電網以三相四線制供電時,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,中性線即有電流通過。這樣不但相線有損耗,而且中性線也產生損耗,從而增加了電網線路的損耗。

(2)增加配電變壓器的電能損耗配電變壓器是低壓電網的供電主設備,當其在三相負載不平衡工況下運行時,將會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)配變出力減少配變設計時,其繞組結構是按負載平衡運行工況設計的,其繞組性能基本一致,各相額定容量相等。配變的最大允許出力要受到每相額定容量的限制。為此,配變在三相負載不平衡時運行,其輸出的容量就無法達到額定值,其備用容量亦相應減少,過載能力也降低。假如配變在過載工況下運行,即極易引發配變發熱,嚴重時甚至會造成配變燒損

(4)配變產生零序電流配變在三相負載不平衡工況下運行,將產生零序電流,該電流將隨三相負載不平衡的程度而變化,不平衡度越大,則零序電流也越大。運行中的配變若存在零序電流,則其鐵芯中將產生零序磁通。(高壓側沒有零序電流)這迫使零序磁通只能以油箱壁及鋼構件作為通道通過,而鋼構件的導磁率較低,零序電流通過鋼構件時,即要產生磁滯和渦流損耗,從而使配變的鋼構件局部溫度升高發熱。配變的繞組絕緣因過熱而加快老化,導致設備壽命降低。同時,零序電流的存也會增加配變的損耗

(5)影響用電設備的安全運行配變是根據三相負載平衡運行工況設計的,其每相繞組的電阻、漏抗和激磁阻抗基本一致。當配變在三相負載平衡時運行,其三相電流基本相等,配變內部每相壓降也基本相同,則配變輸出的三相電壓也是平衡的。

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