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一、三相電壓不平衡的原因
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(yùn)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(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。
2、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。
3、諧振現(xiàn)象 隨著工業(yè)的飛速發(fā)展,非線性電力負(fù)荷大量增加,某些負(fù)荷不僅產(chǎn)生諧波,還引起供電電壓波動(dòng)與閃變,甚至引起三相電壓不平衡。
諧振引起三相不平衡有兩種:
一種為基頻諧振 隨著工業(yè)的飛速發(fā)展,非線性電力負(fù)荷大量增加,某些負(fù)荷不僅產(chǎn)生諧波,還引起供電電壓波動(dòng)與閃變,甚至引起三相電壓不平衡。
另一種是分頻諧振或高頻諧振,特征是三相電壓同時(shí)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(shí),如出現(xiàn)接地信號(hào),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(shí)緩慢移動(dòng),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。
二、三相電壓不平衡的危害和影響
對(duì)變壓器的危害。在生產(chǎn)、生活用電中,三相負(fù)載不平衡時(shí),使變壓器處于不對(duì)稱運(yùn)行狀態(tài)。造成變壓器的損耗增大(包括空載損耗和負(fù)載損耗)。根據(jù)變壓器運(yùn)行規(guī)程規(guī)定,在運(yùn)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(fù)載不平衡運(yùn)行會(huì)造成變壓器零序電流過大,局部金屬件升溫增高,甚至?xí)?dǎo)致變壓器燒毀。
對(duì)用電設(shè)備的影響。三相電壓不平衡的發(fā)生將導(dǎo)致達(dá)到數(shù)倍電流不平衡的發(fā)生。誘導(dǎo)電動(dòng)機(jī)中逆扭矩增加,從而使電動(dòng)機(jī)的溫度上升,效率下降,能耗增加,發(fā)生震動(dòng),輸出虧耗等影響。各相之間的不平衡會(huì)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(hù)的成本。斷路器允許電流的余量減少,當(dāng)負(fù)載變更或交替時(shí)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。
對(duì)線損的影響。三相四線制結(jié)線方式,當(dāng)三相負(fù)荷平衡時(shí)線損最?。划?dāng)一相負(fù)荷重,兩相負(fù)荷輕的情況下線損增量較??;當(dāng)一相負(fù)荷重,一相負(fù)荷輕,而第三相的負(fù)荷為平均負(fù)荷的情況下線損增量較大;當(dāng)一相負(fù)荷輕,兩相負(fù)荷重的情況下線損增量最大。當(dāng)三相負(fù)荷不平衡時(shí),無論何種負(fù)荷分配情況,電流不平衡度越大,線損增量也越大。
1、旋轉(zhuǎn)電機(jī)在不對(duì)稱狀態(tài)下運(yùn)行,會(huì)使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生附加損耗及發(fā)熱,從而引起電機(jī)整體或局部升溫,此外反向磁場產(chǎn)生附加力矩會(huì)使電機(jī)出現(xiàn)振動(dòng)。對(duì)發(fā)電機(jī)而言,在定子中還會(huì)形成一系列高次諧波。
2、引起以負(fù)序分量為啟動(dòng)元件的多種保護(hù)發(fā)生誤動(dòng)作,直接威脅電網(wǎng)運(yùn)行。
3、不平衡電壓使硅整流設(shè)備出現(xiàn)非特征性諧波。
4、對(duì)發(fā)電機(jī)、變壓器而言,當(dāng)三相負(fù)荷不平衡時(shí),如控制最大相電流為額定值,則其余兩相就不能滿載,因而設(shè)備利用率下降,反之如要維持額定容量,將會(huì)造成負(fù)荷較大的一相過負(fù)荷,而且還會(huì)出現(xiàn)磁路不平衡致使波形畸變,設(shè)備附加損耗增加等。
三、三相電壓不平衡的解決辦法
1、將不對(duì)稱負(fù)荷分散接在不同的供電點(diǎn),以減少集中連接造成不平衡度嚴(yán)重超標(biāo)的問題。
2、使用交叉換相等辦法使不對(duì)稱負(fù)荷合理分配到各相,盡量使其平衡化。
3、加大負(fù)荷接入點(diǎn)的短路容量,如改變網(wǎng)絡(luò)或提高供電電壓級(jí)別提高系統(tǒng)承受不平衡負(fù)荷的能力。
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