三相不平衡:是指在電力系統(tǒng)中三相電流(或電壓)幅值不一致,且幅值差超過規(guī)定范圍。三相不平衡是電能質(zhì)量的一個重要指標(biāo),如果三相不平衡超過了配電網(wǎng)可以承受的范圍,那么整體的電力系統(tǒng)的安全運行就會受到影響。根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn),三相不平衡主要是包括:電力系統(tǒng)公共連接點正常電壓不平衡度允許值為2%,短時不可超過4%。三相電壓允許不平衡度可以作為一個電能質(zhì)量的衡量標(biāo)準(zhǔn)。
一、三相不平衡的原因
(1)對于配變負(fù)荷的監(jiān)視力度的削弱。在配電網(wǎng)的管理上,經(jīng)常會忽略三相負(fù)荷分配中的管理問題。在配電網(wǎng)的檢測上,對配電變壓器的三相負(fù)荷也沒有進(jìn)行定期的檢測和調(diào)整。除此之外,還有很多因素造成了三相不平衡的現(xiàn)象,例如線路的影響以及三相負(fù)荷矩的不相等等。
(2)三相負(fù)荷的不合理分配。很多的裝表接電的工作人員并沒有專業(yè)的對于三相負(fù)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(fù)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(fù)荷的不平衡。其次,我國的大多數(shù)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(shè)備時,用電的效率就會降低,這樣的差異進(jìn)一步加劇了配電變壓器三相負(fù)荷的不平衡狀況。
(3)用電負(fù)荷的不斷變化。造成用電負(fù)荷不穩(wěn)定的原因包括了地II經(jīng)常出現(xiàn)的拆遷,移表或者用電用戶的增加;臨時用電和季節(jié)性用電的不穩(wěn)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(fù)荷也不得不跟隨實際情況而變化。在總量上和時間上的不確定和不集中性使得用電的負(fù)荷也不得不跟隨實際情況而變化。
二、三相不平衡的危害
1、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(shè)備,當(dāng)其在三相負(fù)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(fù)載的不平衡度而變化的。
2、增加線路的電能損耗
在三相四線制供電網(wǎng)絡(luò)中,電流通過線路導(dǎo)線時,因存在阻抗必將產(chǎn)生電能損耗,其損耗與通過電流的平方成正比。當(dāng)?shù)蛪弘娋W(wǎng)以三相四線制供電時,由于有單相負(fù)載存在,造成三相負(fù)載不平衡在所難免。當(dāng)三相負(fù)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(chǎn)生損耗,從而增加了電網(wǎng)線路的損耗
3、配變出力減少
配變設(shè)計時,其繞組結(jié)構(gòu)是按負(fù)載平衡運行工況設(shè)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。假如當(dāng)配變處于三相負(fù)載不平衡工況下運行,負(fù)載輕的一相就有富余容量,從而使配變的出力減少。其出力減少程度與三相負(fù)載的不平衡度有關(guān)。三相負(fù)載不平衡越大,配變出力減少越多。為此,配變在三相負(fù)載不平衡時運行,其輸出的容量就無法達(dá)到額定值,其備用容量亦相應(yīng)減少,過載能力也降低。
4、影響用電設(shè)備的安全運行
配變是根據(jù)三相負(fù)載平衡運行工況設(shè)計的,其每相繞組的電阻、漏抗和激磁阻抗基本一致。當(dāng)配變在三相負(fù)載平衡時運行,其三相電流基本相等,配變內(nèi)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。假如配變在三相負(fù)載不平衡時運行,其各相輸出電流就不相等,其配變內(nèi)部三相壓降就不相等,這必將導(dǎo)致配變輸出電壓三相不平衡。同時,配變在三相負(fù)載不平衡時運行,三相輸出電流不一樣,而中性線就會有電流通過。因而使中性線產(chǎn)生阻抗壓降,從而導(dǎo)致中性點漂移,致使各相相電壓發(fā)生變化。
5、電動機(jī)效率降低
配變在三相負(fù)載不平衡工況下運行,將引起輸出電壓三相不平衡。由于不平衡電壓存在著正序、負(fù)序、零序三個電壓分量,當(dāng)這種不平衡的電壓輸入電動機(jī)后,負(fù)序電壓產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場與正序電壓產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場相反,起到制動作用。但由于正序磁場比負(fù)序磁場要強得多,電動機(jī)仍按正序磁場方向轉(zhuǎn)動。而由于負(fù)序磁場的制動作用,必將引起電動機(jī)輸出功率減少,從而導(dǎo)致電動機(jī)效率降低。
三、三相不平衡的治理方法
(1)根據(jù)不平衡電流電納的補償原理,在任何一個可以確定的時刻,主要出現(xiàn)了三相不接地的不平衡負(fù)載,那么他們中的每一個相負(fù)載都可以同一個電阻和電容形成并聯(lián)的形式。因此,在不平衡電流治理電納補償理論的指導(dǎo)下,可以將不同性質(zhì)符合的等效進(jìn)行分析,確定相間和相對地的無功補償量。當(dāng)配電變壓器要進(jìn)行不平衡電流的補償時,應(yīng)該滿足以下的幾點原則:
1.是需要注意到電流的治理應(yīng)當(dāng)有兩個內(nèi)容,一個是補償功率因數(shù),一個是調(diào)節(jié)三相電流不平衡,這兩者共同確定了補償所需要的無功功率。
2.在實際的工程施工時,應(yīng)當(dāng)采用全容性的治理方式,與電感補償相區(qū)分,避免出現(xiàn)嚴(yán)重過補償?shù)那闆r。
3.需要考慮到負(fù)荷是會隨著時間的變化而變化的,基于這種特性,補償量也應(yīng)該根據(jù)負(fù)荷的變化進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。
總之,在進(jìn)行比例調(diào)節(jié)系數(shù)額設(shè)置時,需要同時考慮功率因數(shù)的限制條件以及過補償限制的條件。
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三相不平衡現(xiàn)象的產(chǎn)生會增加配電變壓器的電能損耗、增加線路的電能損耗、使配變出力減少、影響用電設(shè)備的安全運行、降低電動機(jī)的使用效率等等危害。企業(yè)應(yīng)該及時治理三相不平衡問題,避免因此產(chǎn)生更大的安全事故。