(1)三相不平衡的基本概念
三相不平衡是指在電力係統中三相電流(或電壓)幅(fu)值(zhi)不(bu)一(yi)致(zhi),且(qie)幅(fu)值(zhi)差(cha)超(chao)過(guo)規(gui)定(ding)範(fan)圍(wei)。由(you)於(yu)各(ge)相(xiang)電(dian)源(yuan)所(suo)加(jia)的(de)負(fu)荷(he)不(bu)均(jun)衡(heng)所(suo)致(zhi),屬(shu)於(yu)基(ji)波(bo)負(fu)荷(he)配(pei)置(zhi)問(wen)題(ti)。發(fa)生(sheng)三(san)相(xiang)不(bu)平(ping)衡(heng)即(ji)與(yu)用(yong)戶(hu)負(fu)荷(he)特(te)性(xing)有(you)關(guan),同(tong)時(shi)與(yu)電(dian)力(li)係(xi)統(tong)的(de)規(gui)劃(hua)、負荷分配也有關。在電網係統中,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的順序進行排列,他們兩兩之間構成的角度都為2n/3。
而三相不平衡就是指相量大小、角度的不一致。《電能質量三相電壓允許不平衡度》(GB/T15543-1995)適用於交流額定頻率為 50 赫茲。在電力係統正常運行方式下,由於負序分量而引起的 PCC 點連接點的電壓不平衡。該標準規定:電力係統公共連接點正常運行方式下不平衡度允許值為 2%,短時間不得超過 4%。
圖例:

理想的三相波形圖與不平衡時的三相波形圖
三相電流不平衡度計算方法一般有以下常用的兩個公式:
不平衡度%=(最大電流-最小電流)/最大電流×100%
不平衡度%=(MAX相電流-三相平均電流)/三相平均電流×100%
舉個例子:
三相電流分別為IA=9A IB=8A IC=4A,則三相平均電流為7A,相電流-三相平均電流分別為2A 1A 3A,取差值最大那個,故MAX(相電流-三相平均電流)=3A,所以三相電流不平衡度=3/7。
(2)引起三相不平衡的原因有哪些?
1. 斷線故障
如果一相斷線但未接地,或斷路器、gelikaiguanyixiangweijietong,dianyahuganqibaoxiansirongduanjunzaochengsanxiangcanshubuduicheng。shangyidianyadengjixianluyixiangduanxianshi,xiayidianyadengjidedianyabiaoxianweisangexiangdianyadoujiangdi,qizhongyixiangjiaodi,lingliangxiangjiaogaodanerzhedianyazhijiejin。benjixianluduanxianshi,duanxianxiangdianyaweiling,weiduanxianxiangdianyarengweixiangdianya。
2. 接地故障
當(dang)線(xian)路(lu)一(yi)相(xiang)斷(duan)線(xian)並(bing)單(dan)相(xiang)接(jie)地(di)時(shi),雖(sui)引(yin)起(qi)三(san)相(xiang)電(dian)壓(ya)不(bu)平(ping)衡(heng),但(dan)接(jie)地(di)後(hou)電(dian)壓(ya)值(zhi)不(bu)改(gai)變(bian)。單(dan)相(xiang)接(jie)地(di)分(fen)為(wei)金(jin)屬(shu)性(xing)接(jie)地(di)和(he)非(fei)金(jin)屬(shu)性(xing)接(jie)地(di)兩(liang)種(zhong)。金(jin)屬(shu)性(xing)接(jie)地(di),故(gu)障(zhang)相(xiang)電(dian)壓(ya)為(wei)零(ling)或(huo)接(jie)近(jin)零(ling),非(fei)故(gu)障(zhang)相(xiang)電(dian)壓(ya)升(sheng)高(gao)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值,其他兩相升高不到1.732倍。
3. 諧振原因
隨著工業的飛速發展,非線性電力負荷大量增加,某些負荷不僅產生諧波,還引起供電電壓波動與閃變,甚至引起三相電壓不平衡。
諧振引起三相電壓不平衡有兩種:
1)基頻諧振
基ji頻pin諧xie振zhen,特te征zheng類lei似si於yu單dan相xiang接jie地di,即ji一yi相xiang電dian壓ya降jiang低di,另ling兩liang相xiang電dian壓ya升sheng高gao,查zha找zhao故gu障zhang原yuan因yin時shi不bu易yi找zhao到dao故gu障zhang點dian,此ci時shi可ke檢jian查zha特te殊shu用yong戶hu,若ruo不bu是shi接jie地di原yuan因yin,可ke能neng就jiu是shi諧xie振zhen引yin起qi的de。
2)分頻諧振
另ling一yi種zhong是shi分fen頻pin諧xie振zhen或huo高gao頻pin諧xie振zhen,特te征zheng是shi三san相xiang電dian壓ya同tong時shi升sheng高gao。另ling外wai,還hai要yao注zhu意yi,空kong投tou母mu線xian切qie除chu部bu分fen線xian路lu或huo單dan相xiang接jie地di故gu障zhang消xiao失shi時shi,如ru出chu現xian接jie地di信xin號hao,且qie一yi相xiang、liangxianghuosanxiangdianyachaoguoxiandianya,dianyabiaozhizhendadaotou,bingtongshihuanmanyidong,huosanxiangdianyalunliushenggaochaoguoxiandianya,yudaozhezhongqingkuang,yibanjunshuxiezhenyinqi。
4. 三相負荷的不合理分配
很hen多duo的de裝zhuang表biao接jie電dian的de工gong作zuo人ren員yuan並bing沒mei有you專zhuan業ye的de對dui於yu三san相xiang負fu荷he平ping衡heng的de知zhi識shi概gai念nian,因yin此ci在zai接jie電dian的de時shi候hou並bing沒mei有you注zhu意yi到dao要yao控kong製zhi三san相xiang負fu荷he平ping衡heng,隻zhi是shi盲mang目mu和he隨sui意yi的de進jin行xing電dian路lu的de接jie電dian荷he裝zhuang表biao,這zhe在zai很hen大da程cheng度du上shang造zao成cheng了le三san相xiang負fu荷he的de不bu平ping衡heng。其qi次ci,我wo國guo的de大da多duo數shu電dian路lu都dou是shi動dong力li和he照zhao明ming混hun為wei一yi體ti的de,所suo以yi在zai使shi用yong單dan相xiang的de用yong電dian設she備bei時shi,用yong電dian的de效xiao率lv就jiu會hui降jiang低di,這zhe樣yang的de差cha異yi進jin一yi步bu加jia劇ju了le配pei電dian變bian壓ya器qi三san相xiang負fu荷he的de不bu平ping衡heng狀zhuang況kuang。
5. 用電負荷的不斷變化
造成用電負荷不穩定的原因包括了地II經常出現的拆遷,移表或者用電用戶的增加;臨時用電和季節性用電的不穩定性。這樣在總量上和時間上的不確定和不集中性使得用電的負荷也不得不跟隨實際情況而變化。
6. 對於配變負荷的監視力度的削弱
在(zai)配(pei)電(dian)網(wang)的(de)管(guan)理(li)上(shang),經(jing)常(chang)會(hui)忽(hu)略(lve)三(san)相(xiang)負(fu)荷(he)分(fen)配(pei)中(zhong)的(de)管(guan)理(li)問(wen)題(ti)。在(zai)配(pei)電(dian)網(wang)的(de)檢(jian)測(ce)上(shang),對(dui)配(pei)電(dian)變(bian)壓(ya)器(qi)的(de)三(san)相(xiang)負(fu)荷(he)也(ye)沒(mei)有(you)進(jin)行(xing)定(ding)期(qi)的(de)檢(jian)測(ce)和(he)調(tiao)整(zheng)。除(chu)此(ci)之(zhi)外(wai),還(hai)有(you)很(hen)多(duo)因(yin)素(su)造(zao)成(cheng)了(le)三(san)相(xiang)不(bu)平(ping)衡(heng)的(de)現(xian)象(xiang),例(li)如(ru)線(xian)路(lu)的(de)影(ying)響(xiang)以(yi)及(ji)三(san)相(xiang)負(fu)荷(he)矩(ju)的(de)不(bu)相(xiang)等(deng)等(deng)。
(3)三相不平衡有哪些危害?
1、增加線路的電能損耗
zaisanxiangsixianzhigongdianwangluozhong,dianliutongguoxianludaoxianshi,yincunzaizukangbijiangchanshengdiannengsunhao,qisunhaoyutongguodianliudepingfangchengzhengbi。dangdiyadianwangyisanxiangsixianzhigongdianshi,youyuyoudanxiangfuzaicunzai,zaochengsanxiangfuzaibupinghengzaisuonanmian。dangsanxiangfuzaibupinghengyunxingshi,zhongxingxianjiyoudianliutongguo。zheyangbudanxiangxianyousunhao,erqiezhongxingxianyechanshengsunhao,congerzengjialedianwangxianludesunhao。
2、增加配電變壓器的電能損耗
peidianbianyaqishidiyadianwangdegongdianzhushebei,dangqizaisanxiangfuzaibupinghenggongkuangxiayunxingshi,jianghuizaochengpeibiansunhaodezengjia。yinweipeibiandegonglvsunhaoshisuifuzaidebupinghengduerbianhuade。
3、配變出力減少
配(pei)變(bian)設(she)計(ji)時(shi),其(qi)繞(rao)組(zu)結(jie)構(gou)是(shi)按(an)負(fu)載(zai)平(ping)衡(heng)運(yun)行(xing)工(gong)況(kuang)設(she)計(ji)的(de),其(qi)繞(rao)組(zu)性(xing)能(neng)基(ji)本(ben)一(yi)致(zhi),各(ge)相(xiang)額(e)定(ding)容(rong)量(liang)相(xiang)等(deng)。配(pei)變(bian)的(de)最(zui)大(da)允(yun)許(xu)出(chu)力(li)要(yao)受(shou)到(dao)每(mei)相(xiang)額(e)定(ding)容(rong)量(liang)的(de)限(xian)製(zhi)。假(jia)如(ru)當(dang)配(pei)變(bian)處(chu)於(yu)三(san)相(xiang)負(fu)載(zai)不(bu)平(ping)衡(heng)工(gong)況(kuang)下(xia)運(yun)行(xing),負(fu)載(zai)輕(qing)的(de)一(yi)相(xiang)就(jiu)有(you)富(fu)餘(yu)容(rong)量(liang),從(cong)而(er)使(shi)配(pei)變(bian)的(de)出(chu)力(li)減(jian)少(shao)。其(qi)出(chu)力(li)減(jian)少(shao)程(cheng)度(du)與(yu)三(san)相(xiang)負(fu)載(zai)的(de)不(bu)平(ping)衡(heng)度(du)有(you)關(guan)。三(san)相(xiang)負(fu)載(zai)不(bu)平(ping)衡(heng)越(yue)大(da),配(pei)變(bian)出(chu)力(li)減(jian)少(shao)越(yue)多(duo)。為(wei)此(ci),配(pei)變(bian)在(zai)三(san)相(xiang)負(fu)載(zai)不(bu)平(ping)衡(heng)時(shi)運(yun)行(xing),其(qi)輸(shu)出(chu)的(de)容(rong)量(liang)就(jiu)無(wu)法(fa)達(da)到(dao)額(e)定(ding)值(zhi),其(qi)備(bei)用(yong)容(rong)量(liang)亦(yi)相(xiang)應(ying)減(jian)少(shao),過(guo)載(zai)能(neng)力(li)也(ye)降(jiang)低(di)。假(jia)如(ru)配(pei)變(bian)在(zai)過(guo)載(zai)工(gong)況(kuang)下(xia)運(yun)行(xing),即(ji)極(ji)易(yi)引(yin)發(fa)配(pei)變(bian)發(fa)熱(re),嚴(yan)重(zhong)時(shi)甚(shen)至(zhi)會(hui)造(zao)成(cheng)配(pei)變(bian)燒(shao)損(sun)。
4、配變產生零序電流
配(pei)變(bian)在(zai)三(san)相(xiang)負(fu)載(zai)不(bu)平(ping)衡(heng)工(gong)況(kuang)下(xia)運(yun)行(xing),將(jiang)產(chan)生(sheng)零(ling)序(xu)電(dian)流(liu),該(gai)電(dian)流(liu)將(jiang)隨(sui)三(san)相(xiang)負(fu)載(zai)不(bu)平(ping)衡(heng)的(de)程(cheng)度(du)而(er)變(bian)化(hua),不(bu)平(ping)衡(heng)度(du)越(yue)大(da),則(ze)零(ling)序(xu)電(dian)流(liu)也(ye)越(yue)大(da)。運(yun)行(xing)中(zhong)的(de)配(pei)變(bian)若(ruo)存(cun)在(zai)零(ling)序(xu)電(dian)流(liu),則(ze)其(qi)鐵(tie)芯(xin)中(zhong)將(jiang)產(chan)生(sheng)零(ling)序(xu)磁(ci)通(tong)。(高壓側沒有零序電流)zheposhilingxucitongzhinengyiyouxiangbijiganggoujianzuoweitongdaotongguo,erganggoujiandedaocilvjiaodi,lingxudianliutongguoganggoujianshi,jiyaochanshengcizhihewoliusunhao,congershipeibiandeganggoujianjubuwendushenggaofare。peibianderaozujueyuanyinguoreerjiakuailaohua,daozhishebeishoumingjiangdi。tongshi,lingxudianliudecunyehuizengjiapeibiandesunhao。
5、影響用電設備的安全運行
配變是根據三相負載平衡運行工況設計的,其每相繞組的電阻、漏lou抗kang和he激ji磁ci阻zu抗kang基ji本ben一yi致zhi。當dang配pei變bian在zai三san相xiang負fu載zai平ping衡heng時shi運yun行xing,其qi三san相xiang電dian流liu基ji本ben相xiang等deng,配pei變bian內nei部bu每mei相xiang壓ya降jiang也ye基ji本ben相xiang同tong,則ze配pei變bian輸shu出chu的de三san相xiang電dian壓ya也ye是shi平ping衡heng的de。假jia如ru配pei變bian在zai三san相xiang負fu載zai不bu平ping衡heng時shi運yun行xing,其qi各ge相xiang輸shu出chu電dian流liu就jiu不bu相xiang等deng,其qi配pei變bian內nei部bu三san相xiang壓ya降jiang就jiu不bu相xiang等deng,這zhe必bi將jiang導dao致zhi配pei變bian輸shu出chu電dian壓ya三san相xiang不bu平ping衡heng。
同tong時shi,配pei變bian在zai三san相xiang負fu載zai不bu平ping衡heng時shi運yun行xing,三san相xiang輸shu出chu電dian流liu不bu一yi樣yang,而er中zhong性xing線xian就jiu會hui有you電dian流liu通tong過guo。因yin而er使shi中zhong性xing線xian產chan生sheng阻zu抗kang壓ya降jiang,從cong而er導dao致zhi中zhong性xing點dian漂piao移yi,致zhi使shi各ge相xiang相xiang電dian壓ya發fa生sheng變bian化hua。負fu載zai重zhong的de一yi相xiang電dian壓ya降jiang低di,而er負fu載zai輕qing的de一yi相xiang電dian壓ya升sheng高gao。在zai電dian壓ya不bu平ping衡heng狀zhuang況kuang下xia供gong電dian,即ji容rong易yi造zao成cheng電dian壓ya高gao的de一yi相xiang接jie帶dai的de用yong戶hu用yong電dian設she備bei燒shao壞huai,而er電dian壓ya低di的de一yi相xiang接jie帶dai的de用yong戶hu用yong電dian設she備bei則ze可ke能neng無wu法fa使shi用yong。所suo以yi三san相xiang負fu載zai不bu平ping衡heng運yun行xing時shi,將jiang嚴yan重zhong危wei及ji用yong電dian設she備bei的de安an全quan運yun行xing。
6、電動機效率降低
配變在三相負載不平衡工況下運行,將引起輸出電壓三相不平衡。由於不平衡電壓存在著正序、負序、零(ling)序(xu)三(san)個(ge)電(dian)壓(ya)分(fen)量(liang),當(dang)這(zhe)種(zhong)不(bu)平(ping)衡(heng)的(de)電(dian)壓(ya)輸(shu)入(ru)電(dian)動(dong)機(ji)後(hou),負(fu)序(xu)電(dian)壓(ya)產(chan)生(sheng)旋(xuan)轉(zhuan)磁(ci)場(chang)與(yu)正(zheng)序(xu)電(dian)壓(ya)產(chan)生(sheng)的(de)旋(xuan)轉(zhuan)磁(ci)場(chang)相(xiang)反(fan),起(qi)到(dao)製(zhi)動(dong)作(zuo)用(yong)。但(dan)由(you)於(yu)正(zheng)序(xu)磁(ci)場(chang)比(bi)負(fu)序(xu)磁(ci)場(chang)要(yao)強(qiang)得(de)多(duo),電(dian)動(dong)機(ji)仍(reng)按(an)正(zheng)序(xu)磁(ci)場(chang)方(fang)向(xiang)轉(zhuan)動(dong)。而(er)由(you)於(yu)負(fu)序(xu)磁(ci)場(chang)的(de)製(zhi)動(dong)作(zuo)用(yong),必(bi)將(jiang)引(yin)起(qi)電(dian)動(dong)機(ji)輸(shu)出(chu)功(gong)率(lv)減(jian)少(shao),從(cong)而(er)導(dao)致(zhi)電(dian)動(dong)機(ji)效(xiao)率(lv)降(jiang)低(di)。同(tong)時(shi),電(dian)動(dong)機(ji)的(de)溫(wen)升(sheng)和(he)無(wu)功(gong)損(sun)耗(hao),也(ye)將(jiang)隨(sui)三(san)相(xiang)電(dian)壓(ya)的(de)不(bu)平(ping)衡(heng)度(du)而(er)增(zeng)大(da)。所(suo)以(yi)電(dian)動(dong)機(ji)在(zai)三(san)相(xiang)電(dian)壓(ya)不(bu)平(ping)衡(heng)狀(zhuang)況(kuang)下(xia)運(yun)行(xing),是(shi)非(fei)常(chang)不(bu)經(jing)濟(ji)和(he)不(bu)安(an)全(quan)的(de)。
(4)如何改進三相不平衡?
01
注重對三相負荷的合理分配
02
對三相負荷中不平衡電流的治理方法
03
增設對三相負荷的檢測調整
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