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電能質量
專家診治

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判斷三相不平衡的方法和解決方案

返回列表來源：領步電能質量發(fā)布時間：2017-01-19分享加入收藏關注：-

專家講堂3

引起三相電壓不平衡的原因有多種，如：單相接地、斷線諧振等，運行管理人員只有將其正確區(qū)分開來，才能快速處理。

1、斷線故障：如果一相斷線但未接地，或斷路器、隔離開關一相未接通，電壓互感器保險絲熔斷均造成三相參數(shù)不對稱。上一電壓等級線路一相斷線時，下一電壓等級的電壓表現(xiàn)為三個相電壓都降低，其中一相較低，另兩相較高但二者電壓值接近。本級線路斷線時，斷線相電壓為零，未斷線相電壓仍為相電壓。

2、接地故障：當線路一相斷線并單相接地時，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。

諧振原因隨著工業(yè)的飛速發(fā)展，非線性電力負荷大量增加，某些負荷不僅產(chǎn)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、是基頻諧振，特征類似于單相接地，即一相電壓降低，另兩相電壓升高，查找故障原因時不易找到故障點，此時可檢查特殊用戶，若不是接地原因，可能就是諧振引起的。

2、是分頻諧振或高頻諧振，特征是三相電壓同時升高。另外，還要注意，空投母線切除部分線路或單相接地故障消失時，如出現(xiàn)接地信號，且一相、兩相或三相電壓超過線電壓，電壓表指針打到頭，并同時緩慢移動，或三相電壓輪流升高超過線電壓，遇到這種情況，一般均屬諧振引起。

三相不平衡的危害及解決辦法：

一、三相電壓或電流不平衡等因素產(chǎn)生的主要危害：

1、旋轉電機在不對稱狀態(tài)下運行，會使轉子產(chǎn)生附加損耗及發(fā)熱，從而引起電機整體或局部升溫，此外反向磁場產(chǎn)生附加力矩會使電機出現(xiàn)振動。對發(fā)電機而言，在定子中還會形成一系列高次諧波。

2、引起以負序分量為啟動元件的多種保護發(fā)生誤動作，直接威脅電網(wǎng)運行。

3、不平衡電壓使硅整流設備出現(xiàn)非特征性諧波。

4、對發(fā)電機、變壓器而言，當三相負荷不平衡時，如控制Z大相電流為額定值，則其余兩相就不能滿載，因而設備利用率下降，反之如要維持額定容量，將會造成負荷較大的一相過負荷，而且還會出現(xiàn)磁路不平衡致使波形畸變，設備附加損耗增加等。

二、由不對稱負荷引起的電網(wǎng)三相電壓不平衡可以采取的解決辦法：

1、將不對稱負荷分散接在不同的供電點，以減少集中連接造成不平衡度嚴重超標的問題。

2、使用交叉換相等辦法使不對稱負荷合理分配到各相，盡量使其平衡化。

3、加大負荷接入點的短路容量，如改變網(wǎng)絡或提高供電電壓級別提高系統(tǒng)承受不平衡負荷的能力。

解決三相負荷不平衡的幾點措施：

  1、重視低壓配電網(wǎng)的規(guī)劃工作，加強與地方政府規(guī)劃等部門的工作溝通,避免配電網(wǎng)建設無序,尤其避免在低壓配電網(wǎng)中出現(xiàn)頭痛醫(yī)頭,腳痛醫(yī)腳的局面,在配電網(wǎng)建設和改造當中對低壓臺區(qū)進行合理的分區(qū)分片供電，配變布點盡量接近負荷中心，避免扇型供電和迂回供電，配電網(wǎng)絡的建設要遵循“小容量、多布點、短半徑”的配變選址原則。
  2、在對采用低壓三相四線制供電的地區(qū)，要積極爭取對有條件的配電臺區(qū)采用3芯或者4芯電纜或者用低壓集束導線供電至用戶端，這樣可以在低壓線路施工中充分的避免三相負荷出現(xiàn)偏相的出現(xiàn)，同時要做好低壓裝表工作，單相電表在A、B、C三相的分布盡量均勻，避免出現(xiàn)單相電只掛接在一相或者兩相上，在線路末端造成負荷偏相。
  3、在低壓配電網(wǎng)零線采用多點接地，降低零線電能損耗。目前由于三相負荷的分布不平衡，導致了零線出現(xiàn)電流，按照規(guī)程要求零線電流不得超過相線電流的25%，在實際運行當中，由于零線導線截面較細，電阻值較相同長度的相線大，零線電流過大在導線上也會造成一定比例的電能損耗，所以建議在低壓配電網(wǎng)公用主零線采用多點接地，降低零線電能損耗，避免因為負荷不平衡出現(xiàn)的零線電流產(chǎn)生的電壓嚴重危及人身安全，而且通過多點接地，減低了因為發(fā)熱等原因造成的零線斷股斷線，使得用戶使用的相電壓升高，損壞家用電器。此外對于零線損耗問題，在目前一般低壓電纜中，零線的截面為相線的1/2，電阻值大造成了在三相負荷不平衡時，零線損耗加大，為此可以考慮到適當增大零線的導線截面，例如采用五芯電纜，每相用一個芯線而零線則用兩個芯線。
  4、對單相負荷占較大比重的供電地區(qū)積極推廣單相變供電。目前在城市居民小區(qū)內(nèi)大部分的負載電器是采用單相電，由于線路負荷大多為動力、照明混載，而電氣設備使用的同時率較低，這樣使得低壓三相負荷在實際運行中的不平衡的幅度更大。另外從目前農(nóng)村的生活用電情況看，在很多欠發(fā)達和不發(fā)達地區(qū)的農(nóng)村存在著人均用電量小，居住分散，供電線路長等問題，對這些地區(qū)可以考慮到對于用戶較分散、用電負荷主要以照明為主、負荷不大的情況，采用采用單相變壓器供電的方式，以達減少損耗和建設資金的目的。目前單相變壓器損耗比同容量三相變壓器減少15％～20％，有的廠家生產(chǎn)的單相變在低壓側可以引出380V和220V兩種電壓等級，同時在一些地區(qū)也已開展利用多臺單相變向三相負荷供電的試點，為使用單相變供電提供了更加廣闊的空間。
  5、積極開展變壓器負荷實際測量和調(diào)整工作。配變的負荷實測工作看似簡單，但是在實際工作中有幾點需要注意，一是實測工作不能簡單地測量配變低壓側Ａ、B、C三相引出線的相電流，而且要測量零線上的電流，或者是測量零線（排）對地電壓，從而可以更好地比較出三相負荷的不平衡情況，二是實測工作要向低壓配電線路的末端和分支端延伸，這樣可以進一步發(fā)現(xiàn)不平衡負荷的出現(xiàn)地點，確定調(diào)荷點，三是負荷實測工作既要定期開展也要不定期開展，尤其是在大的用戶負荷投運和在高峰負荷期間，要增加實測的次數(shù)，通過及時的測量配變低壓出線和接近用戶端的低壓線路電流，便于準確地了解設備的運行情況，做好負荷的均衡合理分配。

6、配置我司LBSTUR系統(tǒng)三相不平衡智能調(diào)節(jié)器。

三相不平衡智能調(diào)節(jié)器（Smart Three-phaseUnbalanced Regulator，簡稱 STUR）是一種用于動態(tài)治理電網(wǎng)三相不平衡、補償無功的新型電力電子裝置，它能夠根據(jù)電網(wǎng)用戶由于不同時間段或不同負荷導致的電網(wǎng)三相不平衡電流，利用先進控制算法分離出不平衡電流的正負零序及無功，通過觸發(fā)功率器件 IGBT，使逆變器發(fā)出與之相反的抵消電流，達到消除不平衡及補償無功的作用。

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