三相電壓不平衡度

(1) 定義：

電力系統(tǒng)在正常的運(yùn)行方式下，電量的負(fù)序分量均方根之與正序分量均方根值之比。

電力系統(tǒng)的三相不平衡(或?qū)ΨQ)是由于三相負(fù)載不平衡(或?qū)ΨQ)以及系統(tǒng)元件參數(shù)的不對(duì)稱所致。在研究不對(duì)稱的三相電力系統(tǒng)時(shí)，廣泛使用對(duì)稱分量法，即將任何一組不對(duì)稱的三相相量(電壓或電流)分解成相序各不相同的三相對(duì)稱的三相相量。三相電源電壓畸變不對(duì)稱時(shí)，對(duì)于三相四線制電路，電壓中除含有諧波分量外，還含有正序、負(fù)序、零序分量。對(duì)于三相三線制電路，只含有正、負(fù)序分量。電力系統(tǒng)三相不平衡可以分為事故性不平衡和正常性不平衡兩大類。事故性不平衡由系統(tǒng)中各種非對(duì)稱性故障引起，比如單相接地短路、兩相接地短路或兩相相間短路等。而電力系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，供電環(huán)節(jié)的不平衡或用電環(huán)節(jié)的不平衡都將導(dǎo)致電力系統(tǒng)的三相不平衡。

三相不平衡產(chǎn)生原因

(1)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有專業(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。

(2)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。

(3)對(duì)于配變負(fù)荷的監(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，例如線路的影響以及三相負(fù)荷矩的不相等等。

(4)斷線故障 如果一相斷線但未接地，或斷路器、隔離開關(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。上一電壓等級(jí)線路一相斷線時(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)線路斷線時(shí)，斷線相電壓為零，未斷線相電壓仍為相電壓

(5)接地故障 當(dāng)線路一相斷線并單相接地時(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。

三相不平衡的危害

(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(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。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

(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)舸嬖诹阈螂娏鳎瑒t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

(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。