简述三相不平衡对电力系统的影响及改善措施

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三相电不平衡的危害及解决措施

三相电不平衡的危害及解决措施
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三、三相电不平衡的解决措施
(一)传统解决方法
1、均匀分布负荷
将不对称负荷分散到不同的供电点,减少集中连接导致的不
平衡度超标,此种方法无需任何设备投资,只需将单相负载均匀
分布到A、B、C三相就可以改善三相不平衡,但我们需要面对一
个客观的问题,各个用户的负荷量不一致且用电时间不一致,又
不能人为控制,因此不能从根本上解决问题。
三相电不平衡的危害及解决措施
一、三相电 二、三相电不平衡的危害 三、三相电不平衡的解决措施
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一、三相电
1.概念
三相电是一组幅值相等、频率相等、相位互相差120°的三相 交流电,由有三个绕组的三相发电机产生。
2.三相电负载的接法
分为三角形接法(符号△)和星形接法(符号Y)。 三角形接法的负载引线为三条火线和一条地线,三条火线之
三相电不平衡是指在电力系统中三相电流(或电压) 幅值不一致,且幅值差超过规定范围。各相负载分布不均、单 相负载用电的不同时性、以及单相大功率负载接入是导致三相 不平衡的主要原因,由于城市民用电网及农用电网中存在大量 单相负载,使得当今三相不平衡现象普遍存在且尤为严重。电 网中的三相不平衡会增加线路及变压器的铜损,增加变压器的 铁损,降低变压器的出力甚至会影响变压器的安全运行,会造 成因三相电压不平衡而降低供电质量,甚至会影响电能变的精 度而造成计量损失。
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如图1所示,假设A、B、C三相负载电流分别为:5A、10A、 15A,这时候我们就认为此系统的三相电流出现了不平衡,三相 电流完全平衡的状态应该是A、B、C三相电流全部为10A。
图1
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盛弘SVG在运行时,会通过外接电流互感器(CT)实时检测 系统电流,然后将CT采集到的电流信息发给内部控制器进行处理, 经过控制器分析之后, SVG就会发现系统的电流不平衡状态,同 时计算出三相电流达到平衡状态所需转换的电流值。以图1为例, A相电流想达到平衡状态则需要增加5A的电流,B相电流正好为 10A无需调整,C相电流想达到平衡状态则需要减少5A的电流。计 算完成之后,控制器就会通过IGBT驱动电路来驱动IGBT动作,从 而使得电流从系统C相流入SVG 5A,从SVG内部流出5A到系统A相。 从而使得A、B、C三相电流全部重新分配为10A,而系统的三相总 电流保持不变。当然,这一系列的计算及控制动作都是在很短的 时间内完成的,并且,在这一过程中 SVG只是起到一个重新分流 的作用,只需消耗很小一部分的能量(如风扇运转、控制器件的 能量消耗、开关器件的能量消耗)。

配电网三相电压不平衡的影响和对策

配电网三相电压不平衡的影响和对策

配电网三相电压不平衡的影响和对策作者:肖齐刚来源:《华中电力》2013年第08期[摘要]在日常的输配电过程中,会因为多种原因造成配电网中三相电压不平衡现象。

本文从多方面介绍了有关配电网三相电压不平衡的影响和对策问题,以便能够引起相关的人员的注意,为故障的解决提供有效的帮助。

[关键字] 三相电压不平衡现状系统影响对策统计表明,用户停电事件80%以上由配网系统故障引起,对用户供电可靠性有很大影响。

配电网中三相电压不平衡现象是电网异常和故障的反映。

值班人员若能根据三相电压不平衡现象准确判断故障,隔离故障,恢复运行,可以大大提高对用户的供电可靠性。

反之,则可能导致配变烧毁、避雷器爆炸、线路短路,甚至大面积停电事故。

1三相电压不平衡定义三相电压不平衡是指在电力系统的电力输送过程中,各相线路之间的电压不相等,当幅值差超出了规定的范围时,就会形成三相电压不平衡的现象。

2三相电压不平衡现状我国的配电网都是经10/0.4kV 变压器降压后,以三相四线制向周围的用户供应电能,但是在这期间的配电网的三相平衡问题却是供电单位必须关注并且解决的问题。

原则上在装接单相用户的时候应该将单相负载均衡的分接在三相上,但是实际上的情况却并不是这样,由于每个用户的大功率单相负载的接入以及用电量的不一样,就造成了原则上的三相平衡在实际中很难实现。

3配电网常用系统——中性点经消弧线圈接地系统我国的配电网中常用的系统是中性点经消弧线圈接地系统。

配网在中性点经消弧线圈接地方式运行时,系统发生单相接地的故障,这个时候消弧线圈产生的电流将补充系统中出现的故障电流。

4常见三相电压不平衡现象分析经过对配电网的各种情况的观察分析,常见的三相电压不平衡现象主要分为以下几种情况:4.1完全接地当完全接地的现象发生以后,故障相的电压和非故障相的电压会有明显的差异,故障相的电压降到零,而非故障相的电压上升,伴随着发出母线接地信号。

产生完全接地的现象原因有很多,主要的就是电缆击穿、线路上搭有异物、针瓶击穿、电缆故障等几种原因。

三相电供电常见故障解析及改善方案

三相电供电常见故障解析及改善方案

三相电供电常见故障解析及改善方案1.电压不平衡电压不平衡是指三相电压之间存在相应差异,导致供电不稳定。

产生电压不平衡的原因主要有:供电变压器容量不足、供电电源接地电阻不均衡、电源线路不平衡等。

解决方案:-增加供电变压器容量,确保供电稳定。

-检查供电电源接地情况,确保接地电阻均衡,减少电压不平衡现象。

-定期检查电源线路的接线情况,并进行必要的修复和调整。

2.电压波动电压波动是指供电电压在一段时间内频繁波动,造成设备运行不稳定。

电压波动的原因主要有:电力系统负荷不均衡、大功率负载切换等。

解决方案:-均衡负荷,合理分配电力系统的负荷。

-对于大功率负载切换,可以采用延时切换等措施,减少电压波动。

3.电流过载电流过载是指供电线路所承载电流超过额定值,导致线路过热,甚至火灾等危险。

电流过载的原因主要有:设备过负荷、线路短路等。

解决方案:-合理规划设备的用电负荷,对设备进行定期检查和维护,确保设备正常运行。

-升级线路容量,提高供电线路的承载能力。

-安装过流保护器等装置,对电流进行监测和控制。

4.地线故障地线故障是指电源地线或设备接地线存在断路或接触不良等问题。

地线故障的原因主要有:设备绝缘老化、地线接地电阻过大等。

解决方案:-定期检查设备的绝缘状况,更换老化的绝缘件。

-检查地线的接触情况,确保地线的接触良好。

-降低地线接地电阻,提高接地效果。

综上所述,三相电供电系统常见故障的解析及改善方案包括解决电压不平衡、电压波动、电流过载和地线故障等问题。

通过增加变压器容量、均衡负荷、规划设备负荷、加强设备维护等措施,可以有效预防和解决这些故障,确保供电系统的安全稳定运行。

三相不平衡的原因、危害以及解决措施!

三相不平衡的原因、危害以及解决措施!
• 第四点表现在装置开关和补偿设备的投切 次数的限制,要在设计时将全天的优化方 案进行策略的管理。
• 总之,在进行比例调节系数额设置时,需 要同时考虑功率因数的限制条件以及过补 偿限制的条件。
改进配电网三相不平衡的技术
• 3、增设对三相负荷的检测调整
• 定期开设对三相负荷的检测工作也是非常必要 的。在对三相符合的合理分配以及控制后,相 关部门应当开设检测工作。
三相不平衡的危害
• 1、增加线路的电能损耗 • 在三相四线制供电网络中,电流通过线路导线
时,因存在阻抗必将产生电能损耗,其损耗与 通过电流的平方成正比。
• 当低压电网以三相四线制供电时,由于有单相 负载存在,造成三相负载不平衡在所难免。
• 当三相负载不平衡运行时,中性线即有电流通 过。这样不但相线有损耗,而且中性线也产生 损耗,从而增加了电网线路的损耗。
三相不平衡的危害
• 假如当配变处于三相负载不平衡工况下运行, 负载轻的一相就有富余容量,从而使配变的出 力减少。其出力减少程度与三相负载的不平衡 度有关。
• 三相负载不平衡越大,配变出力减少越多。
• 为此,配变在三相负载不平衡时运行,其输出 的容量就无法达到额定值,其备用容量亦相应 减少,过载能力也降低。假如配变在过载工况 下运行,即极易引发配变发热,严重时甚至会 造成配变烧损。
• 一是需要注意到电流的治理应当有两个内容,一个 是补偿功率因数,一个是调节三相电流不平衡,这 两者共同确定了补偿所需要的无功功率。
• 第二点,在实际的工程施工时,应当采用全容性的 治理方式,与电感补偿相区分,避免出现严重过补 偿的情况。
改进配电网三相不平衡的技术
• 第三点是需要考虑到负荷是会随着时间的 变化而变化的,基于这种特性,补偿量也 应该根据负荷的变化进行适当的调整。

配电网三相不平衡的危害及改进措施

配电网三相不平衡的危害及改进措施

在一般的三相 四线制 的电力 系统 中,线路导线有电流通过时 ,由 于存在 阻抗,产生 电能损耗是在所难 免的。这种损耗的大小和通过线 路 电流的平方呈正 比例关系 。在 电网以三相四线制进行供 电时 ,因为 存在 单相 负载,造成三相 负载 的不平衡 是不可避免的。当 出现三相不 平衡运转 时 ,中性线路就会有 电流通 过,这样不但相线上会有 电流损 耗 ,中性线 上也会 出现损耗 ,从而使整个 电线 网络线路的损耗增加。 3配 电网三相不平衡的解决措施 3 . 1分散不对称 负荷 将不对称 的负荷进 行分散供应 ,避 免出现集中连接过多造成 的严 重不平衡现象的发生。三相系统达到平衡状态时的总功率是一定的,同 时间没有关系,而不平衡 的三相系统的的总功率是不断存在波动的,所 以,在把不平衡的三相系统改装成一个平衡 的系统时,在平衡的装置中 可以加一些能够暂时存储 电磁能量的一些 电磁元件来防止波动。 3 . 2将 不对称 的负荷适 当地分配到每个相 ,使 其接 近平衡 如 果 出现 的 电压 不 对 称 现 象 主 要 是 因 为 在 三 相 系 统 中 单 相 负 荷 的位置不合理 引起 的,那 在对 供电系统进行设计时就应该先将单相 负 荷均衡地分布在三相 中,从而降低三相负荷 电流 的不平衡度 。一般情 况下 ,供 电系统 的电流不平衡度应 该控制在2 0 %以内,但 也有一些例 外 ,如在在T N及T T 系统接地 的情 况下,低压 电网在选择Y / y 0 绕组 的三 相变压器 的条 件下 ,那么 由单相 不平衡 负荷产 生的 中性线 电流 不能超过 低压绕组 中额定 电流 的2 5 % ,并且其 中一相 的电流在达 到满 载 的情况 下不能超 出额定值在 1 0 0 0 V 以下的 电网系 统中的各项单相 设 备 ,且其各相之间的容量最高值和最低值之差应控 制在1 5 % 以内。 3 . 3把 不对称 负荷连到 更高电压级 这样 做就能保证 连接点之 间的短路容 量s k 能达到足 够大 ( 举例来 说 ,对 于单相负荷来说 当s k 能够达N5 O 倍 负荷容量时 ,就能将连接 点 的电压不平衡度 控制在2 %以内) 。 目前 国际上都会使 用静止无功补 偿器 也就是所谓 的S V C ,这 种补偿器最 大的特 点是 能够快速调价 无功 的功 能,因此被 广泛运用在一些冲击 负荷并 需要进 行快速 动态 无功补 偿 的状 况 , 以校 正 三 相 电压 的 不 平 衡 。这 主 要是 通 过分 相 进 行 无 功 功 率补 偿实现 。S V C 通常是 由感性和容性 并联成两大 回路 ,其 中,至少 有一个 回路作为动态回路,也就是能够根据 要求快速 调节的无功功率 回路 。根据动态 回路的不 同构成方式 , 目前的S V C 可以分为三种 :晶 闸管控制 的电抗 器即 ( T C R ) ;晶闸管投切 的电容 器即 ( T S C ) 和 自饱和 电 抗器 即( S R ) 。 平衡不可能是绝对 的,只 能尽力 做到相对平衡。在实际的工作中 要 以平衡度 的衡量指标为标准 ,加大 负荷 调查的分析力度,将各个配 电变压器 的各类 最大负载、平均负载 以及 未来的发展趋 势记录下来, 并定 期测试 各相负荷 电流 ,以便能够及 时发现 不平衡的状况。在对负 荷 问题进 行反馈时,应不定期地组织对其进 行调 整。总之,要根据国 家 的相 关标准采取经济 的、科学可行 的措施控制 不平衡现象的发生, 避 免损坏 用电设备和事故的 出现 ,从根本 上提高电能质量 ,确保 电力 系 统 的安 全 可 靠 运 行 。 参考文献: … 刘珊. 配 电网三相不平衡 问题的探 讨 … .科技创新与应用,

三相不平衡的危害及综合治理措施

三相不平衡的危害及综合治理措施

702023.07.DQGY三相不平衡的危害及综合治理措施王丙强1 付怀英2 吕燕华1(1.山东华天科技集团股份有限公司 2.山东华天电气有限公司)摘要:本文分析三相不平衡的危害及治理措施,对有源型电能质量优化装置的工作原理和治理效果进行重点介绍,并通过实际案例分析典型应用,为三相不平衡治理提供理论依据和经验指导。

关键词:三相不平衡;电能质量;有源0 引言在电力系统中,三相电压和三相电流具有相同的幅值、相位差为120°,则称为平衡系统,反之为不平衡系统。

不平衡又分为三相电压不平衡和三相电流不平衡,在实际工程中,三相电流不平衡是引起三相电压不平衡的主要原因。

单相负载的存在会引起三相电流不平衡,单相负载在公共建筑、居民小区以及农网中普遍存在,因此在这些场合中三相不平衡现象较为突出。

1 三相不平衡的危害三相不平衡的危害比较大,可以造成电能损失、引起设备的损坏和故障、影响电力系统的稳定性和安全性。

具体分析如下。

(1)三相不平衡造成额外电能损失电流流经导线时,因为阻抗的存在会产生热损耗,热损耗的大小和电流的平方成正比,当电流平衡时,三相四线系统线缆的热损耗最小,效率最高。

例如当三相平衡时,相线电流为I ,中线电流为零,三相系统线缆的总发热损耗为Q =3×I ×I ×R ×t 。

当电流存在最大不平衡时,即其中一相为3I ,另外两相为零,中线电流也为3I ,此时线缆的总发热损耗为Q =2×3I ×3I ×R ×t =18×I ×I ×R ×t 。

可以看出来,此时的总发热损耗是系统平衡时发热损耗的6倍。

(2)影响电动机效率及稳定运行以应用最为广泛的交流异步电动机为例。

异步电动机内部有旋转的感应磁场,因为外部供电电压的不平衡,感应磁场由正常供电的圆形变成椭圆。

会造成电动机不能产生满功率的转矩,电动机的轴承也会因为承受不平衡的感应力矩而造成机械破坏。

低压配电网三相不平衡运行的影响及治理措施

低压配电网三相不平衡运行的影响及治理措施摘要:为了保证电力系统的正常运行,需要优化低压配电网结构,采取有效的措施及时消除其中存在的问题。

目前我国的低压配电系统基本采用的是三相四线制的接线方式,实际的应用中可能会受到相关存在因素的影响。

相对而言,低压配电系统的整体结构非常复杂,配电网处于正常的工作状态时,当出现单相负载不均衡的问题时,将会打破变压器的三相平衡运行状态,从而降低整个系统的安全性能。

因此,技术人员需要采取有效的措施消除低压配电网三相不平衡运行带来的影响。

关键词:低压配电网;单向负载;三相四线制;安全性能;治理措施为了增强低压配电运行时的电能质量,减少线路损耗量,需要电力部门的技术人员采取有效的措施避免这些问题的影响,保证系统长期处于稳定、高效的运行状态。

结合目前低压配电网的发展现状,可知其中的变压器存在着三相不平衡运行状态的问题,影响着电能输送的智能可靠性。

一、低压配电网三相不平衡运行所造成的影响(一)电能质量方面的影响在低压配电网工作的过程中,某些客观存在的因素使得变压器出现了三相运行不平衡的现象,导致三相负载不对称的问题突出。

此时,变压器的工作将会对电能质量带来较大的影响,降低了系统运行时的电能质量,对用户正常的生产生活带来了众多的不便。

当变压器的三相负载处于不对称的运行状态时,对于电能质量的影响主要体现在中心点电压发生了较大的变化,出现了偏移的问题。

电压偏移带给变压器三相线路使用的直接影响便是电压在系统正常运行时无法达到对称的要求。

低压配电网处于三相不平衡的运行状态时,对应的三相负载也会以不对称的方式工作。

其中产生的电流也无法达到设计方案的具体要求,将会以不对称的方式继续工作。

三相电流不对称的问题主要存在于变压器二次运行的过程中,此时中性线的工作方式发生了较大的变化,出现的电流与正常工作时的电流有所区别,主要是零序电流。

这种电流将会将会带来一定的感应电动势,使得变压器二次侧的变压呈现出不对称的现象,对应的中性点位置偏离了既定的位置。

三相电阻不平衡

三相电阻不平衡三相电阻不平衡是一种很常见的电力故障。

它在工业生产中发生的频率相当高,容易给生产造成诸多麻烦。

本文将介绍三相电阻不平衡的原因、对设备和系统的影响以及解决方法。

一、三相电阻不平衡的原因三相电阻不平衡的原因有很多,其中最常见的是电线接触不良、电线断路或短路、三相设备的使用不均衡等。

如果不及时处理,三相电阻不平衡将会引起电源电压的不稳定、电力设备的损坏或烧毁等后果,造成生产安全事故。

典型的三相电阻不平衡的案例是:在一个三相电动机中,三个线圈的电阻不一致,电流量也出现了差异,以至于在启动时,设备不能正常运行,出现了事故。

二、三相电阻不平衡对设备和系统的影响1.电源电压的不稳定三相电阻不平衡会使电源电压发生波动,使配电系统中所连接的设备发生故障,还会对系统稳定性造成影响。

2.电路电流的不均衡在电路中,三相电阻不平衡会引发电流不均衡问题,这样会使系统中的三相电器设备的工作状态出现问题,影响其正常运行,还有可能加剧电器设备的老化情况,加大设备损坏的风险。

3.加剧三项不平衡三项不平衡指的是电压、电流、电阻不同的三相不平衡现象。

三相电阻不平衡的存在会引发三相不平衡的恶性循环,使得系统失去平衡,导致电气设备运行的风险加大。

三、解决方法1.检查维修线路三相电阻不平衡常常是由线路的安装问题、磨损问题、受损问题以及变形等问题引起。

首先需要对线路进行检查,对受损、变形、老化等问题的设备要及时维修。

2.调整三相电机线圈电阻当三相电机的电阻出现明显不平衡的情况时,可以采用换线圈、绕线修整等方法,调整线圈上的电阻使其达到平衡状态,从而保证电机正常运转。

3.改善供电条件电力供应的影响之一是电压的波动,如果该波动是由于整个区域的供电问题引起,需要对供电系统进行改进和改善,以确保电力供给的稳定性。

四、总结三相电阻不平衡是一种常见的电力故障,会对电力设备、系统的稳定性和生产带来极大的不利影响。

因此,我们应该定期检查电力线路、改进电力供应条件,防止出现三相电阻不平衡等问题,切记安全第一,提高生产效率的同时,为工人们保障安全。

三相不平衡的原因危害以及解决措施!

三相不平衡的原因危害以及解决措施!三相不平衡是指三相电路中的三个相电压或电流的幅值不相等或者相角不等的情况。

三相不平衡可能由多种原因造成,例如电网电压不稳定、负载不均衡、线路阻抗不等等。

三相不平衡会给电力系统带来一系列的危害,包括降低电力系统效率、增加能耗、使设备损坏、影响电能质量等。

为了解决三相不平衡带来的问题,可以采取一系列的措施,包括优化负载分配、使用平衡设备、增加系统容量等。

首先,我们来分析一下导致三相不平衡的原因。

三相不平衡的原因可以从系统、负载和线路三个方面来分析。

从系统来看,电网电压不稳定是导致三相不平衡的主要原因之一、电网电压的不稳定性可能由于电网负荷变化大、供电线路阻抗不等、电源变压器故障等原因造成,这会导致不同相电压的幅值和相角发生变化,从而引起三相不平衡。

从负载来看,不同电器设备的功率需求不同,导致各个相的负载不均衡。

例如,在住宅区,电视、冰箱、洗衣机等电器设备的用电需求可能不同,这就会使得三相负载不平衡。

此外,由于三相线路中的负载采用的三相变压器可能存在不同的连接方式或者单相负载连接方式,也会导致三相不平衡。

从线路来看,线路阻抗不等是一种导致三相不平衡的常见现象。

由于线路长度、导线截面积、接触电阻等因素的差异,导致三相线路中的阻抗不同,进而导致电压不平衡。

三相不平衡会给电力系统带来一系列的危害。

首先,三相不平衡会降低电力系统的效率,增加系统能耗。

由于系统的三相电压或电流不平衡,会导致电能在传输过程中的损耗增加,使得系统的能效降低。

其次,三相不平衡会导致设备损坏。

由于系统中存在电流不平衡,会导致电机、变压器等设备的工作不平稳,增加设备的运行负荷,导致设备过热、烧损等问题。

此外,三相不平衡还会给用户带来电能质量问题,例如电压波动、谐波等,影响用电设备的正常运行。

为了解决三相不平衡带来的问题,可以采取以下措施。

首先,需要优化负载分配。

可以通过合理规划电器设备的用电方式、改善负载的均衡性,尽量减小三相负载不平衡。

三相电不平衡的危害及解决措施

三相电不平衡的危害及解决措施三相电不平衡指的是三相电网中的三相电流或电压之间存在不平衡的情况。

当电网中出现三相电不平衡时,会引起一系列的危害,包括设备寿命缩短、能源浪费、安全事故等。

因此,为了确保电力系统的正常运行,需要采取相应的解决措施。

首先,三相电不平衡会引起设备寿命缩短。

当三相电流或电压不平衡时,会导致各个设备的负荷不均衡,从而使得设备在运行过程中承受不均衡的负荷。

这样会导致设备的热负荷不均衡,加速设备的温度上升,缩短设备的寿命。

另外,不平衡的电流还会使电机发生轴向力,进一步损坏设备。

其次,三相电不平衡会导致能源浪费。

在三相电不平衡的情况下,不同的负载和设备承受的电流或电压不同,这将使得电能的分配不均匀。

有些电压和电流会被过载,而有些电压和电流则会被低负载。

一方面,过载电压和电流会浪费能源,另一方面,低负载电压和电流则不能发挥其最佳效能,也浪费了能源。

三相电不平衡还会引起电力系统的安全事故。

电力系统中的不平衡电流会导致线路过热、设备绝缘老化、电弧产生等问题,增加了火灾和电击的风险。

根据统计数据,电力系统的三相电不平衡是导致大部分电力设备事故的主要原因之一、因此,必须采取措施来解决三相电不平衡问题。

解决三相电不平衡问题的措施如下:1.定期检测和监测电力系统的三相电压和电流,发现不平衡的情况及时进行处理。

可以使用专业的电能质量分析仪器,对电力系统进行全面的检测和分析,找出不平衡的原因。

2.进行负载均衡。

根据电能质量分析的结果,可以调整电力系统中各个负载的接入方式,使各个负载平均分布,降低三相电不平衡。

3.安装三相电流互感器或电流差动保护装置。

三相电流互感器可以实时监测电力系统中三相电流的大小和不平衡度,并及时提醒操作人员进行处理。

电流差动保护装置可以感知不平衡电流,并迅速切断供电,保护设备和人员的安全。

4.安装无功补偿装置。

无功补偿装置可以在电力系统产生无功电流时进行调节,提高电力系统的功率因数,减少电力系统的负荷不平衡。

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简述三相不平衡对电力系统的影响及改善措施
摘要:随着电力系统的发展,电网的三相负荷不平衡现象日益突出。

当三相负荷分布不对称时,除了可能导致旋转电机转子发热损坏、继电保护误动作、大负荷相设备过负荷等危害外,还将引起配电网线损的严重增加。

这种增加有时数倍于三相负荷对称分布的线损。

采取切实可行、经济合理的补偿抑制措施,提高其电能质量确保系统的安全、可靠和经济运行。

关键词:三相不平衡危害措施
1造成三相不平衡的主要原因
造成三相不平衡的主要原因是大容量非对称负荷的接入和电网
中的谐波分量。

电力机车和电弧炉是一个典型的非对称负载。

交流电气化铁路在国内是从电力系统110kv(220千伏)电力机车牵引变压器降压到27.5千伏(55千伏)后向牵引和电力机车单相供电,因电力机车为大功率单相整流拖动负荷,牵引变压器中将会产生负序电流和负序电压。

除含基波成分外,还含谐波成分,因此实际上系统负序分量也将含谐波,但是基波成分占主要部分,特别是采取一定的滤波措施以后仍然如此。

此外,牵引负荷具有波动性大和沿线分布广的特点,针对电力系统来说,电气化铁路牵引负荷属于非线性不平衡负载的动态干扰。

交流电弧炉炼钢由于技术和经济的优势,发展迅速。

单机容量从过去的几吨到三四百吨,电弧炉变压器从几百兆伏安提高到100-200mva。

电弧炉炼钢的冶炼周期为1.5-6
小时,这主要取决于电弧炉的类型,规模和工艺,在这段时间内,对电网产生很多的不利影响。

包括有功功率和无功功率冲击引起的电压波动和闪变、电弧的非线性导致的大量谐波注入电网等。

2 三相不平衡的主要危害
2.1 三相不平衡对发电机的影响发电机定子绕组有负序电流时,在转子表面(例如,大齿,小齿,槽楔,护环等),阻尼绕组和励磁绕组中引起的两倍电源频率的电流。

汽轮发电机转子是单一锻成体。

具有很强的阻尼作用,所以二倍频率电流的励率电流在励磁绕组中感应的分量很小;又因二倍频电流有较强的集肤效应,对转子表面的渗透深度仅几毫米,流通路径中等价有功电阻较大。

故而发电机在不对称运行时,转子表面产生的附加损耗可能就会很大。

发生不对称故障时,定子直流分量会在转子表面产生工频电流的影响。

它在转子表面的渗透深度比二倍频电流深引起附加温升。

发电机不对称运行时,定子电流中最大相电流可能超过额定值,转子表面感应的二倍频电流密度很大,转子表面谐波附加损耗与二倍频电流所产生的损耗相叠加,将导致转子结构件,特别是护环与转子本体嵌装面、边段槽楔与小齿接触面以及大齿横向槽两端过热甚至烧损。

2.2 使三相电压不平衡,中性点电位漂移规程规定:“配电变压器在运行中,其中性线的电流不得高于配电变压器的出口电流的25%”,当变压器在正常的三相平衡负载的运行状况时,在理想的情
况下,中性点的电压为零,也就是说中性线上没有电流流过。

而当配电变压器运行在三相不平衡状况下时,中性点的电位出现漂移,且三相输出电压也随之不平衡了。

如一台10/0.4kv的配电变压器,其接线方式为y/yno接线,正常运行时,它们的相位及相量都是平衡对称的。

如果三相负载严重不对称不平衡时,在零线上就会出现比较大的电流和较高的电压,它将导致人身触电的危险和重负载相用电设备因电流过大而烧坏的恶果。

2.3 三相不平衡运行增加变压器及线路损耗保持配电变压器平衡运行却是节能、提高电能质量的手段之一。

三相电力变压器运行的对称设计。

在运行正常时,变压器一次侧电源与二次侧负荷均应对称。

但国内城乡配电网中大部分采用了三相四线制的接线方式,并且配电变压器为y/yo接线,其一次侧无零序电流,二次侧有零序电流,因此二次侧的零序电流完全是励磁电流,产生的零序磁通不能在铁芯中闭合,需要通过油箱壁闭合,进而在铁箱等附件中发热产生铁损,y/yno接线变压器的零序电阻比正序电阻要大,因此零序电流产生的附加铁损较大。

配电网中因单相负荷的存在,往往会造成三相不平衡,结果不仅会导致相线损耗增加,而且使中性线有电流通过,产生损耗,使线损也大大增加。

2.4 三相不平衡易引起继电保护和自动装置的误动作电力系统的发展,大容量和长距离重负荷的出现,对继电保护和自动装置提出愈来愈高的要求。

如果是电力系统在大负荷不平衡的状态下,特
别是一些非线性负荷的动态,就会使近区电网中出现较高的负序和谐波水平。

在负序和谐波共同的作用下,负序和谐波效应将导致负序故障的继电保护和自动装置的误动作(即:非故障起动)。

负序电压滤过器的的输出端通常于负序电压继电器相连接,作为不对称短路保护的启动元件。

因此负序电压滤过器的输入端于系统的线电压相连接,因为线电压中不含零序分量。

在系统正常运行情况下,负序电压滤过器基本上没有输出;当系统发生不对称短路故障时,其输出电压很大时负序电压继电器能可靠起动。

负序电流除了引起负序起动元件的误动作外,还会降低负序起动元件反应于电网故障的灵敏度。

其主要原因是:干扰性负序电流的相角可以和电网短路引起的负序电流的相角相反,从而减小起动元件的负序电流。

3 改善三相不平衡的措施
3.1 不对称负荷分散的供应,减少集中连接过多造成的不平衡度超标由于平衡的三相系统的总功率是恒定的,与时间无关,其平衡值不平衡的三相系统总功率波动,因此将不平衡的三相系统改造成一个均衡三相系统时,在平衡装置中应该设有能够暂时存储电磁能量的电磁元件。

3.2 使不对称负荷合理分配到各相,尽量使其平衡化如果产生电压不对称的原因主要是由于单相负荷在三相系统中位置的不合理分布则在设计供电系统时首先要使单相负荷平衡地在三相分布降低三相负荷电流不平衡度供电网络的电流不平衡度应小于20%
但在tn 及tt 系统接地形式的低压电网中当选用y/y0 绕组的三相变压器时由单相不平衡负荷引起的中性线电流不得超过低压绕组
额定电流的25% 且其一相的电流在满载时不得超过额定值在1000v 以下的配电网中各项安装的单相用电设备其相间容量最大值与最
小值之差一般不应超过15%。

3.3 将不对称负荷接到更高电压级上供电,以使连接点的短路容量sk足够大(例如对于单相负荷。

sk大于50倍负荷容旦时,就能保证连接点的电压不平衡度小于2%)。

目前国际上采用静止无功补偿器(svc)。

svc以其具有快速调节无功的功能为主要特征,广泛适用于一切冲击负荷和要求快速进行动态无功补偿的场合,校正三相电压不平衡(由分相无功功率补偿实现)。

svc一般由并联的感性和容性两大回路构成,其中至少一个回路为动态回路,即能根据补偿要求快速变化其无功功率的回路。

依据构成动态回路的不同方式,目前主要有三种型式的svc:晶闸管控制的电抗器即(tcr);晶闸管投切的电容器即(tsc)和自饱和电抗器即(sr)。

电力系统中三相不平衡是影响供电系统电能质量的重要因素其
具体的参数是衡量供配电系统电压质量的指标,在实际系统运行中,必须结合相关的国家标准规定的限值,采取切实可行、而又经济合理的补偿抑制措施以消除这种“污染”或“公害”提高其电能质量确保系统的安全、可靠和经济运行。

参考文献:
[1]林海雪.电力系统三相不平衡.中国电力出版社.1998.
[2]林海雪,孙树勤.干扰性负荷的供电.中国电力出版社.1994.
[3]王兆安,黄俊.电力电子技术.机械工业出版社.2002.。

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