三相不平衡的判斷與解決

三相不平衡是電能質(zhì)量的一種重要指標(biāo)，即使影響電力系統(tǒng)的因素有諸多，但正常性不平衡的狀況大多是由于三相元件、線路參數(shù)或負(fù)荷不對稱。由于三相負(fù)荷的因素是不一定的，因此供電點(diǎn)的三相電壓和電流極易出現(xiàn)不平衡的現(xiàn)象，損耗線路。不僅如此，其對供電點(diǎn)上的電動(dòng)機(jī)也會(huì)造成不利的影響，危害電動(dòng)機(jī)的正常運(yùn)行。因此，如果三相不平衡超出了配電網(wǎng)能夠承受的范疇，那么整體的電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行就會(huì)受到影響。三相不平衡的基本概念三相不平衡是指在電力系統(tǒng)中三相電流（或電壓）幅值不一致，且幅值差超出規(guī)定范疇。由于各相電源所加的負(fù)荷不均衡所致，屬于基波負(fù)荷配備問題。發(fā)生三相不平衡即與顧客負(fù)荷特性有關(guān)，同時(shí)與電力系統(tǒng)的規(guī)劃、負(fù)荷分派也有關(guān)。在電網(wǎng)系統(tǒng)中，三相平衡重要指的是三相的電壓相量的大小相等，并且如果按照A、B、C的次序進(jìn)行排列，他們兩兩之間構(gòu)成的角度都為2n/3。而三相不平衡就是指相量大小、角度的不一致?！峨娔苜|(zhì)量三相電壓允許不平衡度》(GB/T15543-1995)合用于交流額定頻率為50赫茲。在電力系統(tǒng)正常運(yùn)行方式下，由于負(fù)序分量而引發(fā)的PCC點(diǎn)連接點(diǎn)的電壓不平衡。該原則規(guī)定：電力系統(tǒng)公共連接點(diǎn)正常運(yùn)行方式下不平衡度允許值為2%，短時(shí)間不得超出4%。圖例：抱負(fù)的三相波形圖與不平衡時(shí)的三相波形圖三相電流不平衡度計(jì)算辦法普通有下列慣用的兩個(gè)公式：不平衡度%=（最大電流-最小電流）/最大電流×100%不平衡度%=（MAX相電流-三相平均電流）/三相平均電流×100%舉個(gè)例子：三相電流分別為IA=9AIB=8AIC=4A，則三相平均電流為7A，相電流-三相平均電流分別為2A1A3A，取差值最大那個(gè)，故MAX（相電流-三相平均電流）=3A，因此三相電流不平衡度=3/7。引發(fā)三相不平衡的因素有哪些？引發(fā)三相電壓不平衡的因素有多個(gè)，如：單相接地、斷線諧振等，運(yùn)行管理人員只有將其對的分辨開來，才干快速解決。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)的電壓體現(xiàn)為三個(gè)相電壓都減少，其中一相較低，另兩相較高但兩者電壓值靠近。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)，雖引發(fā)三相電壓不平衡，但接地后電壓值不變化。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，故障相電壓為零或靠近零，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減少為某一數(shù)值，其它兩相升高不到1.732倍。3.諧振因素隨著工業(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，還引發(fā)供電電壓波動(dòng)與閃變，甚至引發(fā)三相電壓不平衡。諧振引發(fā)三相電壓不平衡有兩種：（1）基頻諧振基頻諧振，特性類似于單相接地，即一相電壓減少，另兩相電壓升高，查找故障因素時(shí)不易找到故障點(diǎn)，此時(shí)可檢查特殊顧客，若不是接地因素，可能就是諧振引發(fā)的。（2）分頻諧振另一種是分頻諧振或高頻諧振，特性是三相電壓同時(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、兩相或三相電壓超出線電壓，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出線電壓，碰到這種狀況，普通均屬諧振引發(fā)。4.三相負(fù)荷的不合理分派諸多的裝表接電的工作人員并沒有專業(yè)的對于三相負(fù)荷平衡的知識(shí)概念，因此在接電的時(shí)候并沒有注意到要控制三相負(fù)荷平衡，只是盲目和隨意的進(jìn)行電路的接電荷裝表，這在很大程度上造成了三相負(fù)荷的不平衡。另首先，我國的大多數(shù)電路都是動(dòng)力和照明混為一體的，因此在使用單相的用電設(shè)備時(shí)，用電的效率就會(huì)減少，這樣的差別進(jìn)一步加劇了配電變壓器三相負(fù)荷的不平衡狀況。5.用電負(fù)荷的不停變化造成用電負(fù)荷不穩(wěn)定的因素涉及了地II經(jīng)常出現(xiàn)的拆遷，移表或者用電顧客的增加；臨時(shí)用電和季節(jié)性用電的不穩(wěn)定性。這樣在總量上和時(shí)間上的不擬定和不集中性使得用電的負(fù)荷也不得不跟隨實(shí)際狀況而變化。6.對于配變負(fù)荷的監(jiān)視力度的削弱在配電網(wǎng)的管理上，經(jīng)常會(huì)無視三相負(fù)荷分派中的管理問題。在配電網(wǎng)的檢測上，對配電變壓器的三相負(fù)荷也沒有進(jìn)行定時(shí)的檢測和調(diào)節(jié)。除此之外，尚有諸多因素造成了三相不平衡的現(xiàn)象，例如線路的影響以及三相負(fù)荷矩的不相等等。三相不平衡有哪些危害？1、增加線路的電能損耗在三相四線制供電網(wǎng)絡(luò)中，電流通過線路導(dǎo)線時(shí)，因存在阻抗必將產(chǎn)生電能損耗，其損耗與通過電流的平方成正比。當(dāng)?shù)蛪弘娋W(wǎng)以三相四線制供電時(shí)，由于有單相負(fù)載存在，造成三相負(fù)載不平衡在所難免。當(dāng)三相負(fù)載不平衡運(yùn)行時(shí)，中性線即有電流通過。這樣不僅相線有損耗，并且中性線也產(chǎn)生損耗，從而增加了電網(wǎng)線路的損耗。2、增加配電變壓器的電能損耗配電變壓器是低壓電網(wǎng)的供電主設(shè)備，當(dāng)其在三相負(fù)載不平衡工況下運(yùn)行時(shí)，將會(huì)造成配變損耗的增加。由于配變的功率損耗是隨負(fù)載的不平衡度而變化的。3、配變出力減少配變設(shè)計(jì)時(shí)，其繞組構(gòu)造是按負(fù)載平衡運(yùn)行工況設(shè)計(jì)的，其繞組性能基本一致，各相額定容量相等。配變的最大允許出力要受到每相額定容量的限制。如果當(dāng)配變處在三相負(fù)載不平衡工況下運(yùn)行，負(fù)載輕的一相就有充裕容量，從而使配變的出力減少。其出力減少程度與三相負(fù)載的不平衡度有關(guān)。三相負(fù)載不平衡越大，配變出力減少越多。為此，配變在三相負(fù)載不平衡時(shí)運(yùn)行，其輸出的容量就無法達(dá)成額定值，其備用容量亦對應(yīng)減少，過載能力也減少。如果配變在過載工況下運(yùn)行，即極易引發(fā)配變發(fā)熱，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)斐膳渥儫龘p。4、配變產(chǎn)生零序電流配變在三相負(fù)載不平衡工況下運(yùn)行，將產(chǎn)生零序電流，該電流將隨三相負(fù)載不平衡的程度而變化，不平衡度越大，則零序電流也越大。運(yùn)行中的配變?nèi)舸嬖诹阈螂娏?，則其鐵芯中將產(chǎn)生零序磁通。(高壓側(cè)沒有零序電流)這迫使零序磁通只能以油箱壁及鋼構(gòu)件作為通道通過，而鋼構(gòu)件的導(dǎo)磁率較低，零序電流通過鋼構(gòu)件時(shí)，即要產(chǎn)生磁滯和渦流損耗，從而使配變的鋼構(gòu)件局部溫度升高發(fā)熱。配變的繞組絕緣因過熱而加緊老化，造成設(shè)備壽命減少。同時(shí)，零序電流的存也會(huì)增加配變的損耗。5、影響用電設(shè)備的安全運(yùn)行配變是根據(jù)三相負(fù)載平衡運(yùn)行工況設(shè)計(jì)的，其每相繞組的電阻、漏抗和激磁阻抗基本一致。當(dāng)配變在三相負(fù)載平衡時(shí)運(yùn)行，其三相電流基本相等，配變內(nèi)部每相壓降也基本相似，則配變輸出的三相電壓也是平衡的。如果配變在三相負(fù)載不平衡時(shí)運(yùn)行，其各相輸出電流就不相等，其配變內(nèi)部三相壓降就不相等，這必將造成配變輸出電壓三相不平衡。同時(shí)，配變在三相負(fù)載不平衡時(shí)運(yùn)行，三相輸出電流不同，而中性線就會(huì)有電流通過。因而使中性線產(chǎn)生阻抗壓降，從而造成中性點(diǎn)漂移，致使各相相電壓發(fā)生變化。負(fù)載重的一相電壓減少，而負(fù)載輕的一相電壓升高。在電壓不平衡狀況下供電，即容易造成電壓高的一相接帶的顧客用電設(shè)備燒壞，而電壓低的一相接帶的顧客用電設(shè)備則可能無法使用。因此三相負(fù)載不平衡運(yùn)行時(shí)，將嚴(yán)重危及用電設(shè)備的安全運(yùn)行。6、電動(dòng)機(jī)效率減少配變在三相負(fù)載不平衡工況下運(yùn)行，將引發(fā)輸出電壓三相不平衡。由于不平衡電壓存在著正序、負(fù)序、零序三個(gè)電壓分量，當(dāng)這種不平衡的電壓輸入電動(dòng)機(jī)后，負(fù)序電壓產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場與正序電壓產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場相反，起到制動(dòng)作用。但由于正序磁場比負(fù)序磁場要強(qiáng)得多，電動(dòng)機(jī)仍按正序磁場方向轉(zhuǎn)動(dòng)。而由于負(fù)序磁場的制動(dòng)作用，必將引發(fā)電動(dòng)機(jī)輸出功率減少，從而造成電動(dòng)機(jī)效率減少。同時(shí)，電動(dòng)機(jī)的溫升和無功損耗，也將隨三相電壓的不平衡度而增大。因此電動(dòng)機(jī)在三相電壓不平衡狀況下運(yùn)行，是非常不經(jīng)濟(jì)和不安全的。如何改善三相不平衡？01重視對三相負(fù)荷的合理分派在對三相負(fù)荷的分派問題上，電力工作人員應(yīng)當(dāng)在實(shí)際的工作中將有關(guān)的數(shù)據(jù)進(jìn)行認(rèn)真的采集和統(tǒng)計(jì)，達(dá)成能夠在一定程度上預(yù)測用電負(fù)荷的狀態(tài)。另首先，能夠通過裝設(shè)平衡裝置的方式來達(dá)成更加好三相平衡的分派問題。在某些采用低壓三相四線制的地g,能夠增設(shè)調(diào)節(jié)不平衡電流無功賠償裝置來解決經(jīng)常出現(xiàn)的電網(wǎng)中的不平衡電流現(xiàn)象造成的各類后果。這樣的裝置不僅能夠賠償系統(tǒng)無功，并且也能夠調(diào)節(jié)不平衡有功電流的作用。另外，根據(jù)實(shí)際狀況中負(fù)荷矩的不同狀況，適宜的調(diào)節(jié)接線方式也對合理分派三相負(fù)荷有一定的影響。02對三相負(fù)荷中不平衡電流的治理辦法根據(jù)不平衡電流電納的賠償原理，在任何一種能夠擬定的時(shí)刻，重要出現(xiàn)了三相不接地的不平衡負(fù)載，那么他們中的每一種相負(fù)載都能夠同一種電阻和電容形成并聯(lián)的形式。因此，在不平衡電流治理電納賠償理論的指導(dǎo)下，能夠?qū)⒉煌再|(zhì)符合的等效進(jìn)行分析，擬定相間和相對地的無功賠償量。當(dāng)配電變壓器要進(jìn)行不平衡電流的賠償時(shí)，應(yīng)當(dāng)滿足一下的幾點(diǎn)原則。一是需要注意到電流的治理應(yīng)當(dāng)有兩個(gè)內(nèi)容，一種是賠償功率因數(shù)，一種是調(diào)節(jié)三相電流不平衡，這兩者共同擬定了賠償所需要的無功功率。第二點(diǎn)，在實(shí)際的工程施工時(shí)，應(yīng)當(dāng)采用全容性的治理方式，與電感賠償相分辨，避免出現(xiàn)嚴(yán)重過賠償?shù)臓顩r。第三點(diǎn)是需要考慮到負(fù)荷是會(huì)隨著時(shí)間的變化而變化的，基于這種特性，賠償量也應(yīng)當(dāng)根據(jù)負(fù)荷的變化進(jìn)行適宜的調(diào)節(jié)。第四點(diǎn)體現(xiàn)在裝置開關(guān)和賠償設(shè)備的投切次數(shù)的限制，要在設(shè)計(jì)時(shí)將全天的優(yōu)化方案進(jìn)行方略的管理?？傊?，在進(jìn)行比例調(diào)節(jié)系數(shù)額設(shè)立時(shí)，需要同時(shí)考慮功率因數(shù)的限制條件以及過賠償限制的條件。03增設(shè)對三相負(fù)荷的檢測調(diào)節(jié)定時(shí)開設(shè)對三相負(fù)荷的檢測工作也是非常必要的。在對三相符合的合理分派以及控制后，有關(guān)部門應(yīng)當(dāng)開設(shè)檢測工作。電力的平衡不能是絕對的，只能是極力做到相對的平衡，在實(shí)際的檢測工作中，各部門應(yīng)當(dāng)以國家和有關(guān)部門制訂的平衡度的衡量指標(biāo)作為一種原則，將檢測的成果進(jìn)行專業(yè)的統(tǒng)計(jì)和分析，對各相的負(fù)荷電流進(jìn)行定時(shí)