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三相電壓不平衡的區分判斷方法?怎么解決?

發布時間:2019-03-10 點擊數:974

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分開來,才能快速處理。

一、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。

二、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值,其他兩相升高不到1.732倍。

三、諧振原因

隨著工業的飛速發展,非線性電力負荷大量增加,某些負荷不僅產生諧波,還引起供電電壓波動與閃變,甚至引起三相電壓不平衡。


1、諧振引起三相電壓不平衡有兩種:

一種是基頻諧振,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。

另一種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。


2、三相不平衡的危害和影響:
(1)對變壓器的危害。

在生產、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。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電流不得超過變壓器低壓側額定電流的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,甚至會導致變壓器燒毀。

(2)對用電設備的影響。

三相電壓不平衡的發生將導致達到數倍電流不平衡的發生。誘導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,發生震動,輸出虧耗等影響。各相之間的不平衡會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容易發生超載、短路現象。中性線中流入過大的不平衡電流,導致中性線增粗。

(3)對線損的影響。

三相四線制結線方式,當三相負荷平衡時線損最??;當一相負荷重,兩相負荷輕的情況下線損增量較??;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最大。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。


3、三相不平衡的危害及解決辦法:
三相電壓或電流不平衡等因素產生的主要危害:
(1)旋轉電機在不對稱狀態下運行,會使轉子產生附加損耗及發熱,從而引起電機整體或局部升溫,此外反向磁場產生附加力矩會使電機出現振動。對發電機而言,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生誤動作,直接威脅電網運行。
(3)不平衡電壓使硅整流設備出現非特征性諧波。

(4)對發電機、變壓器而言,當三相負荷不平衡時,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,而且還會出現磁路不平衡致使波形畸變,設備附加損耗增加等。


4、由不對稱負荷引起的電網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,如改變網絡或提高供電電壓級別提高系統承受不平衡負荷的能力。


5、解決三相負荷不平衡的幾點措施:
(1)重視低壓配電網的規劃工作,加強與地方政府規劃等部門的工作溝通,避免配電網建設無序,尤其避免在低壓配電網中出現頭痛醫頭,腳痛醫腳的局面,在配電網建設和改造當中對低壓臺區進行合理的分區分片供電,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,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供電至用戶端,這樣可以在低壓線路施工中最大程度的避免三相負荷出現偏相的出現,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,導致了零線出現電流,按照規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的零線電流產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。另外從目前農村的生活用電情況看,在很多欠發達和不發達地區的農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,這樣可以進一步發現不平衡負荷的出現地點,確定調荷點,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,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。


此文章來源于電力之窗

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