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電能質(zhì)量
專家診治

把電能質(zhì)量問題交給領(lǐng)步400-056-5258

造成三相不平衡的主要原因、危害及治理方法！

返回列表來源：領(lǐng)步電能質(zhì)量發(fā)布時(shí)間：2016-08-10分享加入收藏關(guān)注：-

實(shí)時(shí)新聞1

造成三相不平衡的原因
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。各相負(fù)載分布不均、單相負(fù)載用電的不同時(shí)性、以及單相大功率負(fù)載接入是導(dǎo)致三相不平衡的主要原因。由于城市民用電網(wǎng)及農(nóng)用電網(wǎng)中存在大量單相負(fù)載，使得當(dāng)今三相不平衡現(xiàn)象普遍存在且尤為嚴(yán)重。電網(wǎng)中的三相不平衡會(huì)增加線路及變壓器的銅損，增加變壓器的鐵損，降低變壓器的出力甚至?xí)绊懽儔浩鞯陌踩\(yùn)行，會(huì)造成因三相電壓不平衡而降低供電質(zhì)量，甚至?xí)绊戨娔茏兊木榷斐捎?jì)量損失。

三相不平衡的危害

1.增加線路及配電變壓器電能損耗
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)相電流平衡的時(shí)候，系統(tǒng)的電能損耗Z小。

例如設(shè)某系統(tǒng)的三相線路、變壓器繞組每相的總阻抗為Z（暫不記中性線），如果三相電流平衡，IA=100A，IB=100A,IC=1OOA，則：

總損耗=100²Z+100²Z+100²Z=30000Z。

如果三相電流不平衡，IA=50A，IB=100A,IC=15OA，則：

總損耗=50²Z+100²Z+150²Z=35000Z。比平衡狀態(tài)的損耗增加了17%。

在Z嚴(yán)重的狀態(tài)下，如果IA=0A，IB=0A,IC=30OA，則；總損耗=300²Z =90000Z。比平衡狀態(tài)的損耗增加了3倍。可見不平衡度愈嚴(yán)重，所造成損耗越大。

2.降低配變變壓器出力以及增加鐵損
配變?cè)O(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Z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?cè)谌嘭?fù)載不平衡時(shí)運(yùn)行，其輸出的容量就無(wú)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?cè)谶^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。

配變產(chǎn)生零序電流。配變?cè)谌嘭?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(huì)增加配變的損耗。

3.電動(dòng)機(jī)效率降低
配變?cè)谌嘭?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(dòng)機(jī)后，負(fù)序電壓產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與正序電壓產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相反，起到制動(dòng)作用。但由于正序磁場(chǎng)比負(fù)序磁場(chǎng)要強(qiáng)得多，電動(dòng)機(jī)仍按正序磁場(chǎng)方向轉(zhuǎn)動(dòng)。而由于負(fù)序磁場(chǎng)的制動(dòng)作用，必將引起電動(dòng)機(jī)輸出功率減少，從而導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)效率降低。同時(shí)，電動(dòng)機(jī)的溫升和無(wú)功損耗，也將隨三相電壓的不平衡度而增大。所以電動(dòng)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。

4.影響用電設(shè)備的安全運(yùn)行
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(huì)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。
由于配變是根據(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?cè)谌嘭?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。當(dāng)配變?cè)谌嘭?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?cè)谌嘭?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(huì)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(wú)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。

5.影響用戶用電質(zhì)量

當(dāng)三相負(fù)荷嚴(yán)重不對(duì)稱，中性點(diǎn)電位就會(huì)發(fā)生偏移，線路壓降和功率損失就會(huì)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(duì)動(dòng)力用戶來說，三相電壓不平衡，會(huì)引起電機(jī)過熱現(xiàn)象。所以只有三相負(fù)荷平衡才能保證用戶的電能質(zhì)量。

6. 影響電能計(jì)量精度
根據(jù)對(duì)稱分量法，三相不平衡電流可以分解為三相平衡的正序、負(fù)序、和零序三個(gè)分量。負(fù)序和零序電流分量的存在必然會(huì)對(duì)計(jì)量?jī)x表的精度產(chǎn)生影響。即使在高壓側(cè)，雖然零序電流在變壓器內(nèi)環(huán)流，不會(huì)向系統(tǒng)傳遞，但負(fù)序電流分量可以豪無(wú)阻礙地向系統(tǒng)傳遞，因此仍然會(huì)對(duì)計(jì)量?jī)x表的精度產(chǎn)生影響。

三相不平衡的解決方法
（一）傳統(tǒng)解決方法
1、均勻分布負(fù)荷
將不對(duì)稱負(fù)荷分散到不同的供電點(diǎn)，減少集中連接導(dǎo)致的不平衡度超標(biāo)，此種方法無(wú)需任何設(shè)備投資，只需將單相負(fù)載均勻分布到A、B、C三相就可以改善三相不平衡，但我們需要面對(duì)一個(gè)客觀的問題，各個(gè)用戶的負(fù)荷量不一致且用電時(shí)間不一致，又不能人為控制，因此不能從根本上解決問題。

2 、增加短路容量
將不對(duì)稱負(fù)荷接到更高的電壓的級(jí)上供電，使連接點(diǎn)的短路容量足夠大，以提高系統(tǒng)承受不平衡的負(fù)荷能力。此方法改善了三相不平衡的用電環(huán)境，但沒有實(shí)質(zhì)性的解決三相不平衡問題，且同樣存在一個(gè)客觀問題，用電設(shè)備都有自己的額定電壓，一般正常運(yùn)行所允許的電壓偏差范圍并不大，所以將負(fù)荷接到更高電壓等級(jí)供電的方法不是很實(shí)際。

3、電感與電容組合調(diào)整
此種方法是在不平衡的三相中、選擇在相與相之間跨接電容與電阻，可提高每相的功率因數(shù)，轉(zhuǎn)移相間有功功率，以平衡三相電流，但此方法需要投入電感，在調(diào)節(jié)不平衡電流裝置中安裝電感式件很麻煩的事情，電感又大又重，成本也高，損耗也大，雖說電網(wǎng)中大多數(shù)負(fù)載為感性，可利用其中的電感，只需接入電容，但接入電容很講究方法，稍有不合理便不能達(dá)到理想的治理效果，所以從經(jīng)濟(jì)性、簡(jiǎn)易性角度此方法還需考慮。

（二）新型三相平衡技術(shù)

三相不平衡智能調(diào)節(jié)器：三相不平衡智能調(diào)節(jié)器（Smart Three-phaseUnbalanced Regulator，簡(jiǎn)稱 STUR），北京領(lǐng)步公司研發(fā)成功的LBSTUR系列三相不平衡智能調(diào)節(jié)器是一種用于動(dòng)態(tài)治理電網(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)電網(wǎng)用戶由于不同時(shí)間段或不同負(fù)荷導(dǎo)致的電網(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。獲取產(chǎn)品更多信息，請(qǐng)點(diǎn)擊下圖：

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