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單相不平衡度是電能質量的重要指標。 雖然影響電力系統的原因很多,但正常不平衡大多是由于單相元件、線路參數或負載的不對稱造成的。 由于單相負載的原因不確定,供電點的單相電流、電壓容易出現單相不平衡變壓器零序電流過大的危害,從而損壞線路。 除此之外,還會對供電點上的電機產生一些不良影響,嚴重影響電機的正常運行。 經常提到的單相不平衡是如何定義的? 它會造成什么危害,需要如何糾正? 明天我們將對這些問題進行全面的分析,讓我們仔細看看單相不平衡問題。
一、三相電壓不平衡的主要危害
1、旋轉電機在不對稱狀態下運行,會導致定子產生附加損耗和發熱,導致泵整體或局部溫度升高,反向磁場產生的附加扭矩會導致泵的整體或局部溫度升高。電機振動。 對于發電機來說,轉子中會產生一系列高階脈動。
2、導致以負序元件為啟動裝置的各種保護裝置誤動作,直接威脅電網的運行。
3、對于發電機、變壓器來說,當單相負載不平衡時,如果將最大相電壓控制在額定值,則其他兩相不能滿載,因此設備的利用率會下降。 相反,如果要維持額定容量,則負載大的一相過載,不平衡的磁通會引起波形畸變,減少設備的附加損耗。
二、三相負載不平衡對各行業的危害
1、對配電變壓器的影響
(1)單相負載不平衡會降低變壓器的損耗:
變壓器損耗包括空載損耗和負載損耗。 一般情況下,變壓器的工作電流基本不變,即空載損耗是一個常數。 負載損耗隨變壓器運行負載的變化而變化,并與負載電壓的平方成反比。 當單相負載不平衡時,變壓器的負載損耗可以視為三個三相變壓器的負載損耗之和。
由物理定律我們知道:假設a、b、c3個數都小于等于0變壓器零序電流過大的危害,則a+b+c≥33√abc。 當a=b=c時,代數和a+b+c達到最小值:a+b+c=33√abc。
因此,我們可以假設變壓器的單相損耗為:Qa=Ia2R、Qb=Ib2R、Qc=Ic2R,其中Ia、Ib、Ic為變壓器二次負載相電壓,R為相變壓器的內阻。 則變壓器的損耗表達式如下:
Qa+Qb+Qc≥33√[(Ia2R)(Ib2R)(Ic2R)]
由此可見,當變壓器的負載一定時,當Ia=Ib=Ic時,即單相負載達到平衡時,變壓器的損耗最小。 變壓器損耗:變壓器單相平衡運行時,即Ia=Ib=Ic=I時,Qa+Qb+Qc=3I2R;
當變壓器工作在最大不平衡時,即Ia=3I、Ib=Ic=0時,Qa=(3I)2R=9I2R=3(3I2R); 即最大不平衡時的變化損失是平衡時的3倍。
(2)單相負載不平衡可能導致變壓器著火的嚴重后果:
當出現上述不平衡現象時,重負載相電壓過大(增大3倍),擁擠過多,可能導致定子和變壓器油過熱。 定子過熱會導致絕緣老化; 變壓器油過熱會導致油質變壞,從而使變壓器的絕緣性能迅速提高,降低變壓器的壽命(溫度每下降8℃,使用壽命就會減少)一半),甚至燒毀定子。
(3)單相負載不平衡運行會導致變壓器零序電壓過大,局部金屬件溫升增大:
變壓器在單相不平衡負載下運行,不可避免地會形成零序電壓,而變壓器內部零序電壓的存在會在鐵芯中形成零序磁路。 或其他金屬預制構件形成回路。 但配電變壓器的設計并未將這種金屬預制部件視為導磁部件,由此產生的磁滯和渦流損耗會導致部件發熱,導致局部金屬部件溫度異常下降嚴重時會造成變壓器運行過程中的交通事故。 。
2、對高壓線路的影響
(1)減少高壓線路損耗:
當低壓側單相負載平衡時,6~10kV高壓側也平衡。 設高壓線路各相電壓為I,其功率損耗為:ΔP1=3I2R
低壓電網的單相負載不平衡會反映到高壓側。 最大不平衡時,高壓相應相為1.5I,另外兩相為0.75I。 功率損耗為:
ΔP2=2(0.75I)2R+(1.5I)2R=3.=1.125(3I2R);
即高壓線路功耗降低12.5%。
(2)減少高壓線路合閘次數,降低開關柜的使用壽命:
我們知道,高壓線流故障占相當大的比例,其原因就是電壓過大。 低壓電網單相負載不平衡可能會導致高壓某相電壓過大,從而導致高壓線路過流閉水,造成大規模停水。水事故和車禍。 同時,變電站開關柜的頻繁合閘會增加使用壽命。
3、對配電盤及低壓線路的影響
(1)單相負載不平衡會降低線損:
單相四線供電線路,負載均布到單相,每相電壓為I,中性線電壓為零,功率損耗為:ΔP1=3I2R
最大不平衡時,即一相為3I,另外兩相為零,中性線電壓也為3I,則功率損耗為:
ΔP2=2(3I)2R=18I2R=6(3I2R);
即最大不平衡時的功耗是平衡時的6倍。 換句話說,如果每個月在最大不平衡時都有耗電量損失,那么只會在平衡時損失電量。 由此可知調整單相負載的損耗潛力。
(2)單相負載不平衡可能導致燒線路、燒開關柜的嚴重后果:
當出現上述不平衡時,重負載相電壓過大(增大3倍),過載次數過多。 因為發熱量Q=0.,如果電壓增加3倍,發熱量就會增加9倍,可能會導致相線溫度線性上升,進而燒毀。 又由于中性線的截面通常應為底座截面的50%,但在選擇時,有的往往太小,而且接頭質量不好,使導線的內阻增大。降低了。 中性線燒斷的可能性較高。
同理,在配電盤上,開關重載相燒毀,接觸器重載相燒毀,從而造成整機損壞等嚴重后果。
4、對供電企業的影響
供電企業直接管理入戶,低壓電網的高耗電,會增加供電企業的經濟效益,甚至給供電企業帶來巨大的損失。 農用鉗工在站區承包煤炭消耗,煤耗高的農用鉗工的獎金被扣發,甚至工資也不發。
變壓器、線路、開關設備的燒毀,一方面降低了供電公司的供電成本,另一方面長期停水檢查、更換采購,導致供電量減少,這不僅增加了供電公司的經濟效益,同時也影響了供電公司的聲譽。
5、對用戶的影響
單相負載不平衡、一兩相負載異常,必然會降低線路電壓降,提高電能質量,影響用戶對家用電器的使用。
變壓器燒毀、線路燒斷、開關柜燒毀等都會影響用戶的供電,輕則造成不便,重則造成巨大的經濟損失。 中性線燒斷還可能引發車禍,燒毀用戶大量低壓家用電器。
3、如何糾正三相不平衡
1、重視低壓配電網規劃工作,加大與當地政府規劃等部門的溝通,防止配電網無序建設,特別是防止低壓配電網出現頭暈、牙痛的情況、配電網建設和改造時,應合理劃分低壓站區提供供電。 配電變壓器選址原則是“點分布、短直徑”。
2、在采用低壓單相四線制供電的地區,要積極爭取采用3芯或4芯電纜或低壓成束電線向用戶端供電對于有條件的配電站,使其能夠在低壓下使用。在線路建設中,應最大限度地防止單相負荷的相位偏差。 同時,做好低壓儀表安裝工作。 在一相或兩相上,導致線路末端出現負載相移。
3、低壓配電網零線采用多點接地,增加零線能耗。 目前,由于單相負載分布不平衡,導致中性線上電壓升高。 根據規定,中性線的電壓不應超過地線電壓的25%。 地線寬度較大,中性線電壓過高也會造成線上一定比例的功耗。 因此,建議低壓配電網公共主中性線采用多點接地,增加零線功耗,防止負載造成的電能損耗。 平衡零線電壓形成的電流嚴重危害人身安全,但通過多點接地,減少了因發熱等原因造成的零線斷股,導致用戶使用的相電流減少,損壞家用電器。 據悉,對于中性線的損耗,目前的低壓電纜中,中性線的截面為母線的1/2,內阻較大,導致中性線損耗增大。單相負載不平衡,因此可以考慮適當減小中性線的導體截面,如采用五芯電纜,每相采用一根芯線,中性線采用兩根芯線。
4、在三相負荷占比較大的供電地區積極推廣三相變壓供電。 目前,城市新村的負載家電大部分采用三相電,由于線路負載大多為動力和照明混合負載,用電設備同時使用率較低,促進了低電壓化。實際運行中的電壓單相負載。 不平衡的程度更大。 此外,從目前農村用電情況來看,在很多欠發達、欠發達的農村地區,存在人均用電量小、居住分散、供電線路長等問題。 當用電負荷主要為照明、負荷不大時,采用三相變壓器供電,以達到降低消耗和建設資金的目的。 目前,三相變壓器的損耗比同容量的單相變壓器低15%-20%。 一些廠家生產的三相變壓器可以在低壓側引出380V和220V兩個電流等級。 對單相負載進行相變供電的嘗試,為三相供電的使用提供了更廣闊的空間。
5、積極開展變壓器負荷的實際檢測和調整。 配電變壓器的實際負荷測量工作看似簡單,實際工作中有幾點需要注意。 線路上的電壓,或中性線(行)對地的電流,這樣可以更好地比較單相負載的不平衡情況。 二是實際測量工作應延伸至低壓配電線路末端和分支末端。 這樣,可以進一步發現不平衡負載的位置,并確定負載調整點。 三是定期或不定期地進行負荷測量工作,特別是大用戶負荷投產和用電高峰期,應減少實際測量次數,及時檢測低壓出線。配電變壓器和低壓線路電壓接近用戶端,以便準確了解設備運行情況,做好均衡合理的負荷分配。