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電能質(zhì)量
專(zhuān)家診治

把電能質(zhì)量問(wèn)題交給領(lǐng)步400-056-5258

三相不平衡是配電網(wǎng)安全運(yùn)行的重要指標(biāo)（一）

返回列表來(lái)源：領(lǐng)步電能質(zhì)量發(fā)布時(shí)間：2018-11-23分享加入收藏關(guān)注：-

專(zhuān)家講堂2

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?、線(xiàn)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(xiàn)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，那么整體電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行就會(huì)受到影響。

配電網(wǎng)三相不平衡的概念

根據(jù)電工中的專(zhuān)業(yè)理論，多相系統(tǒng)可以分為兩大類(lèi)：一個(gè)是對(duì)稱(chēng)；一個(gè)是不對(duì)稱(chēng)。在電網(wǎng)系統(tǒng)中，三相平衡主要指的是三相的電壓相量的大小相等，而且如果按照A、B、C的順序進(jìn)行排列，他們兩兩之間構(gòu)成的角度都為2n/3。而三相不平衡就是指相量大小、角度的不一致。根據(jù)國(guó)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(diǎn)正常電壓不平衡度允許值為2%，短時(shí)不可超過(guò)4%。三相電壓允許不平衡度可以作為一個(gè)電能質(zhì)量的衡量標(biāo)準(zhǔn)。

不平衡中間

一、配電網(wǎng)三相不平衡的原因
1、斷線(xiàn)故障

如果一相斷線(xiàn)但未接地，或斷路器、隔離開(kāi)關(guān)一相未接通，電壓互感器保險(xiǎn)絲熔斷均造成三相參數(shù)不對(duì)稱(chēng)。上一電壓等級(jí)線(xiàn)路一相斷線(xiàn)時(shí)，下一電壓等級(jí)的電壓表現(xiàn)為三個(gè)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(jí)線(xiàn)路斷線(xiàn)時(shí)，斷線(xiàn)相電壓為零，未斷線(xiàn)相電壓仍為相電壓。

2、諧振引起三相電壓不平衡
（1）基頻諧振
  基頻諧振，特征類(lèi)似于單相接地，即一相電壓降低，另兩相電壓升高，查找故障原因時(shí)不易找到故障點(diǎn)，此時(shí)可檢查特殊用戶(hù)，若不是接地原因，可能就是諧振引起的。
（2）分頻諧振
  另一種是分頻諧振或高頻諧振，特征是三相電壓同時(shí)升高。
  另外，還要注意，空投母線(xiàn)切除部分線(xiàn)路或單相接地故障消失時(shí)，如出現(xiàn)接地信號(hào)，且一相、兩相或三相電壓超過(guò)線(xiàn)電壓，電壓表指針打到頭，并同時(shí)緩慢移動(dòng)，或三相電壓輪流升高超過(guò)線(xiàn)電壓，遇到這種情況，一般均屬諧振引起。
3、接地故障
  當(dāng)線(xiàn)路一相斷線(xiàn)并單相接地時(shí)，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(shù)值，其他兩相升高不到1.732倍。
  諧振原因隨著工業(yè)的飛速發(fā)展，非線(xiàn)性電力負(fù)荷大量增加，某些負(fù)荷不僅產(chǎn)生諧波，還引起供電電壓波動(dòng)與閃變，甚至引起三相電壓不平衡。
4、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(hù)的增加；臨時(shí)用電和季節(jié)性用電的不穩(wěn)定性。這樣在總量上和時(shí)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(shí)際情況而變化。
5、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(méi)有專(zhuān)業(yè)的對(duì)于三相負(fù)荷平衡的知識(shí)概念，因此在接電的時(shí)候并沒(méi)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(guó)的大多數(shù)電路都是動(dòng)力和照明混為一體的，所以在使用單相的用電設(shè)備時(shí)，用電的效率就會(huì)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。
6、對(duì)于配變負(fù)荷監(jiān)視力度的削弱
  在配電網(wǎng)的管理上，經(jīng)常會(huì)忽略三相負(fù)荷分配中的管理問(wèn)題。在配電網(wǎng)的檢測(cè)上，對(duì)配電變壓器的三相負(fù)荷也沒(méi)有進(jìn)行定期的檢測(cè)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(xiàn)路的影響以及三相負(fù)荷矩的不相等等。
7負(fù)載過(guò)重
  電動(dòng)機(jī)處于過(guò)載運(yùn)行狀態(tài)，尤其是起動(dòng)時(shí)，電動(dòng)機(jī)定、轉(zhuǎn)子電流增大發(fā)熱。時(shí)間略長(zhǎng)，極易出現(xiàn)繞組電流不平衡現(xiàn)象。負(fù)載過(guò)重主要表現(xiàn)在：
（1）皮帶、齒輪等傳動(dòng)機(jī)構(gòu)過(guò)緊或過(guò)松。
（2）聯(lián)軸機(jī)件歪斜，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)有異物卡住。
（3）潤(rùn)滑油干澀，軸承卡殼，機(jī)械銹死（其中包括電動(dòng)機(jī)本身機(jī)械故障）。
（4）電壓過(guò)高或過(guò)低，使損耗增加。
（5）負(fù)載搭配不當(dāng)，電動(dòng)機(jī)額定功率小于實(shí)際負(fù)載。
8、操作維護(hù)不當(dāng)
  操作人員不能定期做好電氣設(shè)備的檢查保養(yǎng)工作，是人為造成電動(dòng)機(jī)漏電、缺相運(yùn)行，產(chǎn)生不平衡電流的主要因素。操作維護(hù)不當(dāng)主要表現(xiàn)在：
（1）操作安裝人員將相、零線(xiàn)接反。
（2）進(jìn)線(xiàn)與接線(xiàn)盒相碰，有漏電流。
（3）各連接開(kāi)關(guān)、觸點(diǎn)松脫、氧化等原因造成缺相現(xiàn)象。
（4）頻繁起動(dòng)，起動(dòng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)或過(guò)短，造成熔絲斷相。

（5）長(zhǎng)期使用，缺少保養(yǎng)，使電動(dòng)機(jī)衰老，局部絕緣退化。

二、三相不平衡的危害
1、增加線(xiàn)路的電能損耗
  在三相四線(xiàn)制供電網(wǎng)絡(luò)中，電流通過(guò)線(xiàn)路導(dǎo)線(xiàn)時(shí)，因存在阻抗必將產(chǎn)生電能損耗，其損耗與通過(guò)電流的平方成正比。當(dāng)?shù)蛪弘娋W(wǎng)以三相四線(xiàn)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(xiàn)即有電流通過(guò)。這樣不但相線(xiàn)有損耗，而且中性線(xiàn)也產(chǎn)生損耗，從而增加了電網(wǎng)線(xiàn)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(huì)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?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?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(guò)載能力也降低。假如配變?cè)谶^(guò)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?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(méi)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(guò)，而鋼構(gòu)件的導(dǎo)磁率較低，零序電流通過(guò)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(guò)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。
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?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。假如配變?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(xiàn)就會(huì)有電流通過(guò)。因而使中性線(xiàn)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(hù)用電設(shè)備燒壞，而電壓低的一相接帶的用戶(hù)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。
6、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。

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