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三相不平衡的成因與解決方案

2017-11-14 59189

一、低壓電網(wǎng)三相平衡的重要性
        1、三相負(fù)荷平衡是安全供電的基礎(chǔ)。三相負(fù)荷不平衡，輕則降低線路和配電變壓器的供電效率，重則會因重負(fù)荷相超載過多，可能造成某相導(dǎo)線燒斷、開關(guān)燒壞甚至配電變壓器單相燒毀等嚴(yán)重后果。
        2、三相負(fù)荷平衡才能保證用戶的電能質(zhì)量。三相負(fù)荷嚴(yán)重不對稱，中性點(diǎn)電位就會發(fā)生偏移，線路壓降和功率損失就會大大增加。接在重負(fù)荷相的單相用戶易出現(xiàn)電壓偏低，電燈不亮、電器效能降低、小水泵易燒毀等問題。而接在輕負(fù)荷相的單相用戶易出現(xiàn)電壓偏高，可能造成電器絕緣擊穿、縮短電器使用壽命或損壞電器。對動力用戶來說，三相電壓不平衡，會引起電機(jī)過熱現(xiàn)象。
        3、三相負(fù)荷保持平衡是節(jié)約能耗、降損降價(jià)的基礎(chǔ)。三相負(fù)荷不平衡將產(chǎn)生不平衡電壓，加大電壓偏移，增大中性線電流，從而增大線路損耗。實(shí)踐證明，一般情況下三相負(fù)荷不平衡可引起線損率升高2％-10％，三相負(fù)荷不平衡度若超過10％，則線損顯著增加。有關(guān)規(guī)程規(guī)定：配電變壓器出口處的負(fù)荷電流不平衡度應(yīng)小于10％，中性線電流不應(yīng)超過低壓側(cè)額定電流的25％，低壓主干線及主要分支線的首端電流不平衡度應(yīng)小于20％。通過電網(wǎng)技術(shù)改造，要真正使低壓電網(wǎng)線損達(dá)到12％以下，上述指標(biāo)只能緊縮，不能放大。
        4、只有三相阻抗平衡，才能保證低壓漏電總保護(hù)良好運(yùn)行，防止人身觸電傷亡事故。

二、三相負(fù)載不平衡的影響
        1、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(shí)，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(shí)，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(yùn)行時(shí)，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。
        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(shè)備，當(dāng)其在三相負(fù)載不平衡工況下運(yùn)行時(shí)，將會造成配變損耗的增加。因?yàn)榕渥兊墓β蕮p耗是隨負(fù)載的不平衡度而變化的。
        3、配變出力減少。配變設(shè)計(jì)時(shí)，其繞組結(jié)構(gòu)是按負(fù)載平衡運(yùn)行工況設(shè)計(jì)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(yùn)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(shí)運(yùn)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。假如配變在過載工況下運(yùn)行，即極易引發(fā)配變發(fā)熱，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)斐膳渥儫龘p.
        4、配變產(chǎn)生零序電流。配變在三相負(fù)載不平衡工況下運(yùn)行，將產(chǎn)生零序電流，該電流將隨三相負(fù)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(yùn)行中的配變?nèi)舸嬖诹阈螂娏�，則其鐵芯中將產(chǎn)生零序磁通。(高壓側(cè)沒有零序電流)這迫使零序磁通只能以油箱壁及鋼構(gòu)件作為通道通過，而鋼構(gòu)件的導(dǎo)磁率較低，零序電流通過鋼構(gòu)件時(shí)，即要產(chǎn)生磁滯和渦流損耗，從而使配變的鋼構(gòu)件局部溫度升高發(fā)熱。配變的繞組絕緣因過熱而加快老化，導(dǎo)致設(shè)備壽命降低。同時(shí)，零序電流的存也會增加配變的損耗。
        5、影響用電設(shè)備的安全運(yùn)行。配變是根據(jù)三相負(fù)載平衡運(yùn)行工況設(shè)計(jì)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(shí)運(yùn)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(shí)運(yùn)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(shí)，配變在三相負(fù)載不平衡時(shí)運(yùn)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(diǎn)漂移，致使各相相電壓發(fā)生變化。負(fù)載重的一相電壓降低，而負(fù)載輕的一相電壓升高。在電壓不平衡狀況下供電，即容易造成電壓高的一相接帶的用戶用電設(shè)備燒壞，而電壓低的一相接帶的用戶用電設(shè)備則可能無法使用。所以三相負(fù)載不平衡運(yùn)行時(shí)，將嚴(yán)重危及用電設(shè)備的安全運(yùn)行.
        6、電動機(jī)效率降低。配變在三相負(fù)載不平衡工況下運(yùn)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(gè)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(qiáng)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。同時(shí)，電動機(jī)的溫升和無功損耗，也將隨三相電壓的不平衡度而增大。所以電動機(jī)在三相電壓不平衡狀況下運(yùn)行，是非常不經(jīng)濟(jì)和不安全的。

三、如何實(shí)現(xiàn)三相平衡
        1、調(diào)整三相負(fù)載使之趨于平衡，這是無需增加設(shè)備投資的最佳降損措施。把單相用戶均衡地接在 A 、 B 、 C 三相上，減少中性線電流，降低損耗。同時(shí)要減少單相負(fù)載接戶線的總長度。
       2、在實(shí)際操作中，以調(diào)整三相負(fù)載平衡來控制三相電壓平衡的辦法很難實(shí)施，部分三相用電設(shè)備自身就是三相不平衡設(shè)備。例如醫(yī)院用離心機(jī)等。這種情況下，建議為用電設(shè)備配備穩(wěn)壓電源。不論輸入電壓是否平衡，不論負(fù)載設(shè)備是否三相平衡，專業(yè)的穩(wěn)壓電源都可以對三相進(jìn)行穩(wěn)壓。保持三相相電基本一致。
       潤峰電源專業(yè)研發(fā)及生產(chǎn)智能三相穩(wěn)壓器，變頻電源，UPS電源，變頻電源，直流電源等諸多產(chǎn)品。針對上述提到的三相不平衡問題，我司三相穩(wěn)壓器穩(wěn)壓器完全可以解決。智能三相穩(wěn)壓器穩(wěn)壓器針對輸入三相相電電壓進(jìn)行補(bǔ)償，在三相相電各串入臺隔離變壓器，利用晶閘管投切補(bǔ)償變壓器進(jìn)入相電電路進(jìn)行電壓補(bǔ)償。針對三相平衡的負(fù)載，三相相電同時(shí)調(diào)整，針對三相不平衡的負(fù)載，三相相電分別調(diào)整。從而實(shí)現(xiàn)三相電壓穩(wěn)定。