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電能質(zhì)量
專家診治

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領(lǐng)步解析：配網(wǎng)的三相不平衡！

返回列表來源：領(lǐng)步電能質(zhì)量發(fā)布時間：2016-08-18分享加入收藏關(guān)注：-

專家講堂3

三相不平衡概述
三相不平衡是指電力系統(tǒng)中三相電流（或電壓）幅值不一致，且幅值差超過規(guī)定范圍。在低壓三相四線制的農(nóng)網(wǎng)供電系統(tǒng)中，大部分配電變壓器均采用三相變壓器，變壓器出口三相負荷理論上應(yīng)該達到對稱，但是由于用戶多為單相負荷，負荷分布不均衡及且大功率單相負荷用電的不同時性，使得三相負荷不平衡，供電質(zhì)量降低，低壓電網(wǎng)與電氣設(shè)備安全運行受到嚴重威脅。
廊坊市某配網(wǎng)公用變（10KV/380V）額定容量為 200Kvar，低壓配電箱設(shè)計的額定電流為200A，用電高峰時三相變壓器輸出電流嚴重不平衡，并且電流諧波畸變率較大。為降低公用變?nèi)嘭摵刹黄胶舛?，減小因三相負荷不平衡造成單相過載、電壓不合格現(xiàn)象，降低臺區(qū)低壓線損，在廊坊市某配網(wǎng)公用變出線端安裝了一臺 50A 的三相不平衡智能調(diào)節(jié)器，同時補償三相不平衡和諧波。

三相不平衡智能調(diào)節(jié)器運行現(xiàn)場

圖 1：三相不平衡智能調(diào)節(jié)器現(xiàn)場運行圖

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，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?shù)蛪弘娋W(wǎng)以三相四線制供電時，由于有單相負載存在，造成三相負載不平衡在所難免。當三相負載不平衡運行時，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。

三相四線制接線方式，當三相負荷平衡時線損Z小；當一相負荷重，兩相負荷輕的情況下線損增量較小；當一相負荷重，一相負荷輕，而第三相的負荷為平均負荷的情況下線損增量較大；當一相負荷輕，兩相負荷重的情況下線損增量Z大。當三相負荷不平衡時，無論何種負荷分配情況，電流不平衡度越大，線損增量也越大。

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，當其在三相負載不平衡工況下運行時，將會造成配變損耗的增加。因為配變的功率損耗是隨負載的不平衡度而
變化的。在生產(chǎn)、生活用電中，三相負載不平衡時，使變壓器處于不對稱運行狀態(tài)。造成變壓器的損耗增大(包括空載損耗和負載損耗)。根據(jù)變壓器運行規(guī)程規(guī)定，在運行中的變壓器中性線電流不得超過變壓器低壓側(cè)額定電流的 25%。此外，三相負載不平衡運行會造成變壓器零序電流過大，局部金屬件升溫增高，甚至會導(dǎo)致變壓器燒毀。

3）配變出力減少。

配變設(shè)計時，其繞組結(jié)構(gòu)是按負載平衡運行工況設(shè)計的，其繞組性能基本一致，各相額定容量相等。配變的Z大允許出力要受到每相額定容量的限制。假如當配變處于三相負載不平衡工況下運行，負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載的不平衡度有關(guān)。三相負載不平衡越大，配變出力減少越多。為此，配變在三相負載不平衡時運行，其輸出的容量就無法達到額定值，其備用容量亦相應(yīng)減少，過載能力也降低。假如配變在過載工況下運行，即極易引發(fā)配變發(fā)熱，嚴重時甚至會造成配變燒損。‘’

4）配變產(chǎn)生零序電流。

配變在三相負載不平衡工況下運行，將產(chǎn)生零序電流，該電流將隨三相負載不平衡的程度而變化，不平衡度越大，則零序電流也越大。運行中的配變?nèi)舸嬖诹?br /> 序電流，則其鐵芯中將產(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，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，零序電流的存也會增加配變的損耗。

5）影響用電設(shè)備的安全運行。

配變是根據(jù)三相負載平衡運行工況設(shè)計的，其每相繞組的電阻、漏抗和激磁阻抗基本一致。當配變在三相負載平衡時運行，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。

假如配變在三相負載不平衡時運行，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，配變在三相負載不平衡時運行，三相輸出電流不一樣，而中性線就會有電流通過。因而使中性線產(chǎn)生阻抗壓降，從而導(dǎo)致中性點漂移，致使各相相電壓發(fā)生變化。負載重的一相電壓降低，而負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用電設(shè)備燒壞，而電壓低的一相接帶的用戶用電設(shè)備則可能無法使用。所以三相負載不平衡運行時，將嚴重危及用電設(shè)備的安全運行。

三相電壓不平衡的發(fā)生將導(dǎo)致達到數(shù)倍電流不平衡的發(fā)生。誘導(dǎo)電動機中逆扭矩增加，從而使電動機的溫度上升，效率下降，能耗增加，發(fā)生震動，輸出虧耗等影響。各相之間的不平衡會導(dǎo)致用電設(shè)備使用壽命縮短，加速設(shè)備部件更換頻率，增加設(shè)備維護的成本。斷路器允許電流的余量減少，當負載變更或交替時容易發(fā)生超載、短路現(xiàn)象。中性線中流入過大的不平衡電流，導(dǎo)致中性線增粗。

北京領(lǐng)步系列STUR三相不平衡智能調(diào)節(jié)器
1）產(chǎn)品介紹
三相不平衡智能調(diào)節(jié)器（Smart Three-phase Unbalanced Regulator,簡稱 STUR）為我公司開發(fā)的主要用于解決三相電流不平衡的新型智能裝置，是柔性交流輸電技術(shù)的主要裝置之一。在配網(wǎng)中，將LB- STUR 安裝在特定場合（如農(nóng)網(wǎng)公用變）附近，輸出可以變化以控制電力系統(tǒng)中的特定參數(shù)，顯著地改善負荷與公共電網(wǎng)連接點處的電能質(zhì)量，克服三相不平衡，提高功率因數(shù)、消除電壓閃變和電壓波動等。

2）工作原理
LB-STUR三相不平衡智能調(diào)節(jié)器以數(shù)字信號處理器（DSP）為核心，通過電抗器將自換橋式電路并聯(lián)在電網(wǎng)上，采用實時數(shù)據(jù)采集技術(shù)和動態(tài)跟蹤技術(shù)檢測電網(wǎng)電壓、電流信息，通過內(nèi)部 DSP計算后提取出負載電流的負序電流、零序電流、無功電流、諧波電流，然后判斷系統(tǒng)是否處于不平衡狀態(tài)，同時計算出達到平衡狀態(tài)時各相所需轉(zhuǎn)換的電流值，然后控制器實時驅(qū)動 IGBT，將不平衡電流從電流大的相轉(zhuǎn)移到電流小的相，Z后達到三相平衡狀態(tài)。

三相不平衡原理圖

圖 2：三相不平衡原理圖

3）技術(shù)參數(shù)和特點
主要技術(shù)指標：
△ 額定工作電壓：400V±10%
△適應(yīng)工作環(huán)境溫度：-10℃～﹢45℃
△平衡負荷電流能力：50A～150A 根據(jù)需求可選（33 50 66 100KVA）
△補償無功能力：30～300kvar/400V
△補償形式：連續(xù)補償，分補共補結(jié)合
△工作頻率：50Hz±1%
△響應(yīng)速度：≤10ms
△ 安裝方式：并聯(lián)
△散熱方式：自然風冷

△ 通信方式：選配物聯(lián)網(wǎng)通信模塊，能夠?qū)崿F(xiàn)遠程監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集。

STUR三相不平衡智能調(diào)節(jié)器

STUR三相不平衡智能調(diào)節(jié)器具有如下特點：
△ 主電路逆變器采用國際品牌的 IGBT 器件；
△ 具有多種控制模式，可自由設(shè)定；
△ 可方便地通過并聯(lián)實現(xiàn)擴容。
△ 過電流限制：采用可靠的限流控制環(huán)節(jié)，裝置能在自己的額定容量范圍內(nèi)充分的進行補償，維持正常工作，不會出現(xiàn)過載燒毀等故障。
△ 具備完整的保護功能，包括過載、過電流、短路等，具備系統(tǒng)啟動自診斷功能。
△具有緩沖啟動控制回路，能夠避免自啟動瞬間過大的投入電流，并限制該電流在額定范圍之內(nèi)。
△ 控制器：計算與邏輯處理采用全數(shù)字化技術(shù)，采用 DSP 芯片，能夠并行處理大量數(shù)據(jù)、實時數(shù)字運算，運算結(jié)果精度高，響應(yīng)速度快。
△ 采用中文漢字液晶顯示面板，具有故障報警及追憶功能，在面板上能實時顯示運行狀態(tài),以及設(shè)定運行參數(shù)。
△分相獨立控制、既能平衡負荷電流，又能實現(xiàn)三相共補無功、單相共補無功和濾除部分諧波。
△ 裝置采用柱上安裝，具有安裝周期短，運輸方便，調(diào)試周期短。

13年來北京領(lǐng)步始終專注于“諧波干擾危害治理”“高低壓特殊無功補償”兩方面進行辛勤耕耘與技術(shù)積累，專注成就品質(zhì)、質(zhì)量鑄就品牌，為各類諧波治理用戶提供“24小時技術(shù)咨詢”“免費檢測分析”“方案設(shè)計與性價比評估”，了解更多<諧波治理與無功補償>方案，歡迎點擊我們的在線客服進行咨詢，或者直接撥打全國統(tǒng)一服務(wù)熱線400-056-5258，我們期待您的來電！