如何解决三相电压的不平衡—南通电工培训
南通市春华教育
发表于:2017-11-15 09:57:07南通电工培训学校报名入口 南通春华教育电工班秋季招生啦~
学过电工的人都知道,三相电压的不平衡是个大问题,解决不好危害相当大,下面我们就来分析一下他的危害、产生的原因以及如何解决。
三相电压不平衡的起因多种多样,如:单相接地、断线谐振等,对于运行管理人员来说,理清原因才能更好解决问题。
一、接地故障
当线路一相断线并单相接地时,虽引起三相电压不平衡,但接地后电压值不改变。单相接地分为金属性接地和非金属性接地两种。金属性接地,故障相电压为零或接近零,非故障相电压升高1.732倍,且持久不变;非金属性接地,接地相电压不为零而是降低为某一数值,其他两相升高不到1.732倍。
二、断线故障
如果一相断线但未接地,或断路器、隔离开关一相未接通,电压互感器保险丝熔断均造成三相参数不对称。上一电压等级线路一相断线时,下一电压等级的电压表现为三个相电压都降低,其中一相较低,另两相较高但二者电压值接近。本级线路断线时,断线相电压为零,未断线相电压仍为相电压。
三、谐振原因
随着工业的飞速发展,非线性电力负荷大量增加,某些负荷不仅产生谐波,还引起供电电压波动与闪变,甚至引起三相电压不平衡。
1谐振引起三相电压不平衡有两种:
一种是基频谐振,特征类似于单相接地,即一相电压降低,另两相电压升高,查找故障原因时不易找到故障点,此时可检查特殊用户,若不是接地原因,可能就是谐振引起的。
另一种是分频谐振或高频谐振,特征是三相电压同时升高。
另外,还要注意,空投母线切除部分线路或单相接地故障消失时,如出现接地信号,且一相、两相或三相电压超过线电压,电压表指针打到头,并同时缓慢移动,或三相电压轮流升高超过线电压,遇到这种情况,一般均属谐振引起。
2三相不平衡的危害和影响:
(1)对变压器的危害。
在生产、生活用电中,三相负载不平衡时,使变压器处于不对称运行状态。造成变压器的损耗增大(包括空载损耗和负载损耗)。根据变压器运行规程规定,在运行中的变压器中性线电流不得超过变压器低压侧额定电流的25%。此外,三相负载不平衡运行会造成变压器零序电流过大,局部金属件升温增高,甚至会导致变压器烧毁。
(2)对用电设备的影响。
三相电压不平衡的发生将导致达到数倍电流不平衡的发生。诱导电动机中逆扭矩增加,从而使电动机的温度上升,效率下降,能耗增加,发生震动,输出亏耗等影响。各相之间的不平衡会导致用电设备使用寿命缩短,加速设备部件更换频率,增加设备维护的成本。断路器允许电流的余量减少,当负载变更或交替时容易发生超载、短路现象。中性线中流入过大的不平衡电流,导致中性线增粗。
(3)对线损的影响。
三相四线制结线方式,当三相负荷平衡时线损小;当一相负荷重,两相负荷轻的情况下线损增量较小;当一相负荷重,一相负荷轻,而第三相的负荷为平均负荷的情况下线损增量较大;当一相负荷轻,两相负荷重的情况下线损增量大。当三相负荷不平衡时,无论何种负荷分 大,电流不平衡度越大,线损增量也越大。
3三相不平衡的危害:
三相电压或电流不平衡等因素产生的主要危害:
(1)旋转电机在不对称状态下运行,会使转子产生附加损耗及发热,从而引起电机整体或局部升温,此外反向磁场产生附加力矩会使电机出现振动。对发电机而言,在定子中还会形成一系列高次谐波。
(2)引起以负序分量为启动元件的多种保护发生误动作,直接威胁电网运行。
(3)不平衡电压使硅整流设备出现非特征性谐波。
(4)对发电机、变压器而言,当三相负荷不平衡时,如控制 大相电流为额定值,则其余两相就不能满载,因而设备利用率下降,反 大维持额定容量,将会造成负荷较大的一相过负荷,而且还会出现磁路不平衡致使波形畸变,设备附加损耗增加等。
4由不对称负荷引起的电网三相电压不平衡可以采取的解决办法:
(1)将不对称负荷分散接在不同的供电点,以减少集中连接造成不平衡度严重超标的问题。
(2)使用交叉换相等办法使不对称负荷合理分配到各相,尽量使其平衡化。
(3)加大负荷接入点的短路容量,如改变网络或提高供电电压提高系统承受不平衡负荷的能力。
5解决三相负荷不平衡的几点措施:
(1)重视低压配电网的规划工作,加强与地方政府规划等部门的工作沟通,避免配电网建设无序,尤其避免在低压配电网中出现头痛医头,脚痛医脚的局面,在配电网建设和改造当中对低压台区进行合理的分区分片供电,配变布点尽量接近负荷中心,避免扇型供电和迂回供电,配电网络的建设要遵循“小容量、多布点、短半径”的配变选址原则。
(2)在对采用低压三相四线制供电的地区,要积极争取对有条件的配电台区采用3芯或者4芯电缆或者用低压集束导线供电至用户端,这样可以在低压线路施工中大程度的避免三相负荷出现偏相的出现,同时要做好低压装表工作,单相电表在A、B、C三相的分布 大大大大匀,避免出现单相电只挂接在一相或者两相上,在线路末端造成负荷偏相。
(3)在低压配电网零线采用多点接地,降低零线电能损耗。目前由于三相负荷的分布不平衡,导致了零线出现电流,按照规程要求零线电流不得超过相线电流的25%,在实际运行当中,由于零线导线截面较细,电阻值较相同长度的相线大,零线电流过大在导线上也会造成一定比例的电能损耗,所以建议在低压配电网公用主零线采用多点接地,降低零线电能损耗,避免因为负荷不平衡出现的零线电流产生的电压严重危及人身安全,而且通过多点接地,减低了因为发热等原因造成的零线断股断线,使得用户使用的相电压升高,损坏家用电器。此外对于零线损耗问题,在目前一般低压电缆中,零线的截面为相线的1/2,电阻值大造成了在三相负荷不平衡时,零线损耗加大,为此可以考虑到适当增大零线的导线截面,例如采用五芯电缆,每相用一个芯线而零线则用两个芯线。
(4)对单相负荷占较大比重的供电地区积极推广单相变供电。目前在城市居民小区内大部分的负载电器是采用单相电,由于线路负荷大多为动力、照明混载,而电气设备使用的同时率较低,这样使得低压三相负荷在实际运行中的不平衡的幅度更大。另外从目前农村的生活用电情况看,在很多欠发达和不发达地区的农村存在着人均用电量小,居住分散,供电线路长等问题,对这些地区可以考虑到对于用户较分散、用电负荷主要以照明为主、负荷不大的情况,采用采用单相变压器供电的方式,以达减少损耗和建设资金的目的。目前单相变压器损耗比同容量三相变压器减少15%~20%,有的厂家生产的单相变在低压侧可以引出380V和220V两种电压等级,同时在一些地区也已开展利用多台单相变向三相负荷供电的试点,为使用单相变供电提供了更加广阔的空间。
(5)积极开展变压器负荷实际测量和调整工作。配变的负荷实测工作看似简单,但是在实际工作中有几点需要注意,一是实测工作不能简单地测量配变低压侧A、B、C三相引出线的相电流,而且要测量零线上的电流,或者是测量零线(排)对地电压,从而可以更好地比较出三相负荷的不平衡情况,二是实测工作要向低压配电线路的末端和分支端延伸,这样可以进一步发现不平衡负荷的出现地点,确定调荷点,三是负荷实测工作既要定期开展也要不定期开展,尤其是在大的用户负荷投运和在高峰负荷期间,要增加实测的次数,通过及时的测量配变低压出线和接近用户端的低压线路电流,便于准确地了解设备的运行情况,做好负荷的均衡合理分配。
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