淺析三相不平衡的產(chǎn)生、危害及治理方法

返回列表來(lái)源：領(lǐng)步電能質(zhì)量發(fā)布時(shí)間：2017-04-10分享加入收藏關(guān)注：-

           在發(fā)電、變電、配電、用電過(guò)程中會(huì)存在大量電能質(zhì)量相關(guān)的問(wèn)題，諧波問(wèn)題、無(wú)功補(bǔ)償問(wèn)題、零線電流過(guò)大問(wèn)題及三相不平衡等問(wèn)題。那么常常提及的三相不平衡是如何定義的呢？它是如何產(chǎn)生會(huì)造成什么危害，又需要如何治理呢？今天就這些問(wèn)題進(jìn)行全面的分析，讓我們來(lái)認(rèn)真了解一下三相不平衡。

            一、三相不平衡是什么？

           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(guò)規(guī)定范圍。三相不平衡是電能質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)，雖然影響電力系統(tǒng)的因素有很多，但正常性不平衡的情況大多是因?yàn)槿嘣萍?、線路參數(shù)或負(fù)荷不對(duì)稱(chēng)。由于三相負(fù)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(xiàn)不平衡的現(xiàn)象，損耗線路。不僅如此，其對(duì)供電點(diǎn)上的電動(dòng)機(jī)也會(huì)造成不利的影響，危害電動(dòng)機(jī)的正常運(yùn)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(tǒng)的安全運(yùn)行就會(huì)受到影響。
           其次我們需要引入一個(gè)概念：三相電壓不平衡度。三相電壓不平衡度是指三相系統(tǒng)中三相電壓的不平衡程度，用電壓或電流負(fù)序分量與正序分量的均方根百分比表示。三相電壓不平衡（即存在負(fù)序分量）會(huì)引起繼電保護(hù)誤動(dòng)、電機(jī)附加振動(dòng)力矩和發(fā)熱。額定轉(zhuǎn)矩的電動(dòng)機(jī)，如長(zhǎng)期在負(fù)序電壓含量4%的狀態(tài)下運(yùn)行，由于發(fā)熱，電動(dòng)機(jī)絕緣的壽命將會(huì)降低一半，若某相電壓高于額定電壓，其運(yùn)行壽命的下降將更加嚴(yán)重。
            我國(guó)目前執(zhí)行的GB/T15543—1995《三相電壓允許不平衡度》規(guī)定了電力系統(tǒng)公共連接點(diǎn)正常電壓不平衡度允許值為2%，同時(shí)規(guī)定了短時(shí)的不平衡度不得超過(guò)4%，其短時(shí)允許值的概念是指任何時(shí)刻均不能超過(guò)的限制值，以保證繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置正確動(dòng)作。對(duì)接入公共連接點(diǎn)的每個(gè)用戶(hù)引起該點(diǎn)正常電壓不平衡度允許值一般為1.3% 。

           二、三相不平衡主要原因
        （1）太偏重于單相負(fù)載使各相之間發(fā)生不平衡；
       （2）系統(tǒng)的無(wú)效電力，高次諧波電流使各相之間發(fā)生不平衡；
       （3）機(jī)器接觸端子及電纜接觸不良導(dǎo)致另外的不平衡；
       （4）外部環(huán)境的人力，電力導(dǎo)致不平衡的發(fā)生；

          三、三相不平衡的危害有哪些？

          1、三相不平衡對(duì)負(fù)載的影響：
       （1） 電壓不平衡的發(fā)生導(dǎo)致達(dá)到數(shù)倍的電流不平衡的發(fā)生；
       （2） 誘導(dǎo)電動(dòng)機(jī)中逆扭矩增加使溫度上升，效率降低，損失增加，發(fā)生震動(dòng)，輸出節(jié)減等影響；
       （3） 各相之間不平衡的發(fā)生帶來(lái)縮短機(jī)器壽命和加快機(jī)器及部品交替周期和增加了設(shè)備維持補(bǔ)修的費(fèi)用；
      （4） 斷路器容許電流的余量減少，負(fù)載變更時(shí)或負(fù)載交替時(shí)發(fā)生超載、短路；
      （5） 中性線中流入過(guò)大的不平衡電流所以中性線增粗；

         2、三相負(fù)載不平衡運(yùn)行對(duì)變壓器的危害
     （1） 三相負(fù)載不平衡將增加變壓器的損耗；
     （2）三相負(fù)載不平衡運(yùn)行會(huì)造成變壓器零序電流過(guò)大，局部金屬件溫升增高；

          3、三相不平衡對(duì)電機(jī)的影響
          在電機(jī)負(fù)載較多的電路中，三相電機(jī)輸入電壓信號(hào)，須滿(mǎn)足一定的平衡度，如果三相不平衡，則可能會(huì)引起繼電保護(hù)誤動(dòng)、電機(jī)附加振動(dòng)力矩和發(fā)熱、電機(jī)轉(zhuǎn)速不均勻、電控制設(shè)備紊亂、零線電流過(guò)大等現(xiàn)象，嚴(yán)重會(huì)造成電機(jī)損壞。由于發(fā)熱，電動(dòng)機(jī)絕緣的壽命將會(huì)降低一半，若某相電壓高于額定電壓，其運(yùn)行壽命的下降將更加嚴(yán)重。下圖為三相不平衡對(duì)電機(jī)的影響。

           4、三相負(fù)荷不平衡對(duì)線損的影響
           采用三相四線制供電方式，由于用戶(hù)較為分散，線路較長(zhǎng)，如果三相負(fù)荷不平衡，將直接增加電能在線路的損耗：當(dāng)三相負(fù)荷平衡時(shí)線損Z?。划?dāng)一相負(fù)荷重，兩相負(fù)荷輕的情況下線損增量較小。
            當(dāng)一相負(fù)荷重，一相負(fù)荷輕，而第三相的負(fù)荷為平均負(fù)荷的情況下線損增量較大；當(dāng)一相負(fù)荷輕，兩相負(fù)荷重的情況下線損增量Z大。 當(dāng)三相負(fù)荷不平衡時(shí)，不論何種負(fù)荷分配情況，電流不平衡度越大，線損增量也越大。 為此在三相四線制的低壓網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行中，應(yīng)經(jīng)常測(cè)量三相負(fù)荷并進(jìn)行調(diào)整，使之平衡，這是降損節(jié)能的一項(xiàng)有效措施，對(duì)于輸送距離比較遠(yuǎn)的配電線路來(lái)說(shuō)，效果尤為顯著。

            四、三相不平衡如何治理？

           對(duì)于三相不平衡的定義、產(chǎn)生及危害已經(jīng)有了一定的了解，那么我們更加關(guān)心的是：三相不平衡出現(xiàn)到底該如何治理呢？對(duì)于讓人頭疼的三相不平衡問(wèn)題，有下面幾種治理方法：
        （1）針對(duì)配變平均負(fù)載率低于25%、電壓波動(dòng)過(guò)大的季節(jié)性“低電壓”問(wèn)題，可使用有載調(diào)容、調(diào)壓配變；
        （2）新增臺(tái)區(qū)配變?cè)谠O(shè)計(jì)時(shí)充分考慮供電半徑及負(fù)載大小、平衡分配；
        （3）對(duì)于出口電流不平衡度超過(guò)15%、負(fù)載率大于60%，且通過(guò)管理措施難于調(diào)整的配變臺(tái)區(qū)，可加裝三相不平衡自動(dòng)調(diào)整裝置來(lái)調(diào)整，尤其對(duì)于低電壓諧波、電壓閃變、無(wú)功補(bǔ)償容量不足等多種因素導(dǎo)致“低電壓”問(wèn)題，可配置低壓靜止無(wú)功發(fā)生器（SVG）；
       （4）對(duì)于由于供電半徑過(guò)大，負(fù)荷過(guò)重導(dǎo)致的供電末端“低電壓”問(wèn)題，且通過(guò)增加無(wú)功補(bǔ)償裝置不能提高的，可加裝低壓線路調(diào)整裝置；
       （5）由于三相負(fù)載不平衡導(dǎo)致某相電壓過(guò)高，另一相末端電壓低的臺(tái)區(qū)，在通過(guò)管理措施難于調(diào)整的，可通過(guò)電網(wǎng)三相不平衡智能調(diào)節(jié)器（LBSTUR）來(lái)調(diào)整三相不平衡。三相不平衡智能調(diào)節(jié)器（Smart Three-phase Unbalanced Regulator，簡(jiǎn)稱(chēng)STUR）是一種用于動(dòng)態(tài)治理配網(wǎng)三相不平衡、補(bǔ)償無(wú)功的新型電力電子裝置，它能夠根據(jù)配網(wǎng)用戶(hù)由于不同時(shí)間段或不同負(fù)荷導(dǎo)致的配網(wǎng)三相不平衡電流，利用先進(jìn)控制算法分離出不平衡電流的正負(fù)零序及無(wú)功，通過(guò)觸發(fā)功率器件IGBT，使逆變器發(fā)出與之相反的抵消電流，達(dá)到消除不平衡及補(bǔ)償無(wú)功的作用。

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