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                      三相電壓不平衡的區分判斷方法和解決辦法

                      引起三相電壓不平衡的原因有多種,如:?jiǎn)蜗嘟拥?、斷線(xiàn)諧振等,運行管理人員只有將其正確區分開(kāi)來(lái),才能快速處理。

                      一、 斷線(xiàn)故障 如果一相斷線(xiàn)但未接地,或斷路器、隔離開(kāi)關(guān)一相未接通,電壓互感器保險絲熔斷均造成三相參數不對稱(chēng)。上一電壓等級線(xiàn)路一相斷線(xiàn)時(shí),下一電壓等級的電壓表現為三個(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。本級線(xiàn)路斷線(xiàn)時(shí),斷線(xiàn)相電壓為零,未斷線(xiàn)相電壓仍為相電壓。

                      二、接地故障 當線(xiàn)路一相斷線(xiàn)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值,其他兩相升高不到1.732倍。

                      諧振原因 隨著(zhù)工業(yè)的飛速發(fā)展,非線(xiàn)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(dòng)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:

                      一種是基頻諧振,特征類(lèi)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(shí)不易找到故障點(diǎn),此時(shí)可檢查特殊用戶(hù),若不是接地原因,可能就是諧振引起的。

                      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(xiàn)切除部分線(xiàn)路或單相接地故障消失時(shí),如出現接地信號,且一相、兩相或三相電壓超過(guò)線(xiàn)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(guò)線(xiàn)電壓,遇到這種情況,一般均屬諧振引起。

                      三相不平衡的危害和影響:

                      對變壓器的危害。在生產(chǎn)、生活用電中,三相負載不平衡時(shí),使變壓器處于不對稱(chēng)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)。根據變壓器運行規程規定,在運行中的變壓器中性線(xiàn)電流不得超過(guò)變壓器低壓側額定電流的25%。此外,三相負載不平衡運行會(huì )造成變壓器零序電流過(guò)大,局部金屬件升溫增高,甚至會(huì )導致變壓器燒毀。

                      對用電設備的影響。三相電壓不平衡的發(fā)生將導致達到數倍電流不平衡的發(fā)生。誘導電動(dòng)機中逆扭矩增加,從而使電動(dòng)機的溫度上升,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 )導致用電設備使用壽命縮短,加速設備部件更換頻率,增加設備維護的成本。斷路器允許電流的余量減少,當負載變更或交替時(shí)容易發(fā)生超載、短路現象。中性線(xiàn)中流入過(guò)大的不平衡電流,導致中性線(xiàn)增粗。

                      對線(xiàn)損的影響。三相四線(xiàn)制結線(xiàn)方式,當三相負荷平衡時(shí)線(xiàn)損最小;當一相負荷重,兩相負荷輕的情況下線(xiàn)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(xiàn)損增量較大;當一相負荷輕,兩相負荷重的情況下線(xiàn)損增量最大。當三相負荷不平衡時(shí),無(wú)論何種負荷分配情況,電流不平衡度越大,線(xiàn)損增量也越大。

                      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(chēng)狀態(tài)下運行,會(huì )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(chǎng)產(chǎn)生附加力矩會(huì )使電機出現振動(dòng)。對發(fā)電機而言,在定子中還會(huì )形成一系列高次諧波。

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

                      3、不平衡電壓使硅整流設備出現非特征性諧波。

                      4、對發(fā)電機、變壓器而言,當三相負荷不平衡時(shí),如控制最大相電流為額定值,則其余兩相就不能滿(mǎn)載,因而設備利用率下降,反之如要維持額定容量,將會(huì )造成負荷較大的一相過(guò)負荷,而且還會(huì )出現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(chēng)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(chēng)負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重超標的問(wèn)題。

                      2、使用交叉換相等辦法使不對稱(chēng)負荷合理分配到各相,盡量使其平衡化。

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

                      解決三相負荷不平衡的幾點(diǎn)措施:

                      一、重視低壓配電網(wǎng)的規劃工作,加強與地方政府規劃等部門(mén)的工作溝通,避免配電網(wǎng)建設無(wú)序,尤其避免在低壓配電網(wǎng)中出現頭痛醫頭,腳痛醫腳的局面,在配電網(wǎng)建設和改造當中對低壓臺區進(jìn)行合理的分區分片供電,配變布點(diǎn)盡量接近負荷中心,避免扇型供電和迂回供電,配電網(wǎng)絡(luò )的建設要遵循小容量、多布點(diǎn)、短半徑的配變選址原則。

                      二、在對采用低壓三相四線(xiàn)制供電的地區,要積極爭取對有條件的配電臺區采用3芯或者4芯電纜或者用低壓集束導線(xiàn)供電至用戶(hù)端,這樣可以在低壓線(xiàn)路施工中最大程度的避免三相負荷出現偏相的出現,同時(shí)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,避免出現單相電只掛接在一相或者兩相上,在線(xiàn)路末端造成負荷偏相。

                      三、在低壓配電網(wǎng)零線(xiàn)采用多點(diǎn)接地,降低零線(xiàn)電能損耗。目前由于三相負荷的分布不平衡,導致了零線(xiàn)出現電流,按照規程要求零線(xiàn)電流不得超過(guò)相線(xiàn)電流的25%,在實(shí)際運行當中,由于零線(xiàn)導線(xiàn)截面較細,電阻值較相同長(cháng)度的相線(xiàn)大,零線(xiàn)電流過(guò)大在導線(xiàn)上也會(huì )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(xiàn)采用多點(diǎn)接地,降低零線(xiàn)電能損耗,避免因為負荷不平衡出現的零線(xiàn)電流產(chǎn)生的電壓嚴重危及人身安全,而且通過(guò)多點(diǎn)接地,減低了因為發(fā)熱等原因造成的零線(xiàn)斷股斷線(xiàn),使得用戶(hù)使用的相電壓升高,損壞家用電器。此外對于零線(xiàn)損耗問(wèn)題,在目前一般低壓電纜中,零線(xiàn)的截面為相線(xiàn)的1/2,電阻值大造成了在三相負荷不平衡時(shí),零線(xiàn)損耗加大,為此可以考慮到適當增大零線(xiàn)的導線(xiàn)截面,例如采用五芯電纜,每相用一個(gè)芯線(xiàn)而零線(xiàn)則用兩個(gè)芯線(xiàn)。

                      四、對單相負荷占較大比重的供電地區積極推廣單相變供電。目前在城市居民小區內大部分的負載電器是采用單相電,由于線(xiàn)路負荷大多為動(dòng)力、照明混載,而電氣設備使用的同時(shí)率較低,這樣使得低壓三相負荷在實(shí)際運行中的不平衡的幅度更大。另外從目前農村的生活用電情況看,在很多欠發(fā)達和不發(fā)達地區的農村存在著(zhù)人均用電量小,居住分散,供電線(xiàn)路長(cháng)等問(wèn)題,對這些地區可以考慮到對于用戶(hù)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(chǎng)家生產(chǎn)的單相變在低壓側可以引出380V220V兩種電壓等級,同時(shí)在一些地區也已開(kāi)展利用多臺單相變向三相負荷供電的試點(diǎn),為使用單相變供電提供了更加廣闊的空間。

                      五、積極開(kāi)展變壓器負荷實(shí)際測量和調整工作。配變的負荷實(shí)測工作看似簡(jiǎn)單,但是在實(shí)際工作中有幾點(diǎn)需要注意,一是實(shí)測工作不能簡(jiǎn)單地測量配變低壓側A、B、C三相引出線(xiàn)的相電流,而且要測量零線(xiàn)上的電流,或者是測量零線(xiàn)()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(shí)測工作要向低壓配電線(xiàn)路的末端和分支端延伸,這樣可以進(jìn)一步發(fā)現不平衡負荷的出現地點(diǎn),確定調荷點(diǎn),三是負荷實(shí)測工作既要定期開(kāi)展也要不定期開(kāi)展,尤其是在大的用戶(hù)負荷投運和在高峰負荷期間,要增加實(shí)測的次數,通過(guò)及時(shí)的測量配變低壓出線(xiàn)和接近用戶(hù)端的低壓線(xiàn)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。

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