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不容忽視的三相不平衡


三相不平衡是電能質量的一個重要指標。雖說影響電力系統的因素很多,單正常性不平衡情況大多是因為三相元件、線路參數或負荷不對稱。由于三相負荷的因素是不一定的,供電點的三相電壓和電流極易出現不平衡的現象,損耗線路。因此,如果三相不平衡超過了配電網可以承受的范圍,那么整體的電力系統的安全運行就會受到影響??梢?,三相不平衡是電能質量中一個不可忽視的電能問題。


配電網三相不平衡的概況

在電網系統中,三相平衡主要指的是三相的電壓相量的大小相等,而且按照 A、B、C的順序進行排列,他們兩兩之間構成的角度都為 2n/3。而三相不平衡就是指相量大小、角度的不一致。根據國家標準,三相不平衡主要是包括:電力系統公共連接點正常電壓不平衡度允許值為 2%,短時不可超過 4%。三相電壓允許不平衡度可以作為一個電能質量的衡量標準。



配電網三相不平衡的原因

第一個原因是三相負荷的不合理分配。很多的裝表接電的工作人員并沒有專業的對于三相負荷平衡的知識概念。其次,我國的大多數電路都是動力和照明混為一體的,所以在使用單相的用電設備時,用電的效率就會降低,這樣的差異進一步加劇了配電變壓器三相負荷的不平衡狀況。


第二個原因是用電負荷的不斷變化。造成用電負荷不穩定的原因包括了地 II 經常出現的拆遷,移表或者用電用戶的增加;臨時用電和季節性用電的不穩定性。這樣在總量上和時間上的不確定和不集中性使得用電的負荷也不得不跟隨實際情況而變化。


第三個原因是對于配變負荷的監視力度的削弱。在配電網的檢測上,對配電變壓器的三相負荷也沒有進行定期的檢測和調整。



三相不平衡的危害

增加線路的電能損耗。在三相四線制供電網絡中,電流通過線路導線時,因存在阻抗必將產生電能損耗,其損耗與通過電流的平方成正比。當低壓電網以三相四線制供電時,由于有單相負載存在,造成三相負載不平衡在所難免。當三相負載不平衡運行時,中性線即有電流通過。這樣不但相線有損耗,而且中性線也產生損耗,從而增加了電網線路的損耗。


增加配電變壓器的電能損耗。配電變壓器是低壓電網的供電主設備,當其在三相負載不平衡工況下運行時,將會造成配變損耗的增加。因為配變的功率損耗是隨負載的不平衡度而變化的。


配變出力減少。配變設計時,其繞組結構是按負載平衡運行工況設計的,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。為此,配變在三相負載不平衡時運行,其輸出的容量就無法達到額定值,其備用容量亦相應減少,過載能力也降低。


配變產生零序電流。配變在三相負載不平衡工況下運行,將產生零序電流,該電流將隨三相負載不平衡的程度而變化,不平衡度越大,則零序電流也越大。運行中的配變若存在零序電流,則其鐵芯中將產生零序磁通。配變的繞組絕緣因過熱而加快老化,導致設備壽命降低。同時,零序電流的存也會增加配變的損耗。


影響用電設備的安全運行。配變是根據三相負載平衡運行工況設計的,其每相繞組的電阻、漏抗和激磁阻抗基本一致。當配變在三相負載平衡時運行,其三相電流基本相等,配變內部每相壓降也基本相同,則配變輸出的三相電壓也是平衡的。同時,配變在三相負載不平衡時運行,三相輸出電流不一樣,而中性線就會有電流通過。三相負載不平衡運行時,將嚴重危及用電設備的安全運行。


電動機效率降低。配變在三相負載不平衡工況下運行,將引起輸出電壓三相不平衡。電動機的溫升和無功損耗,也將隨三相電壓的不平衡度而增大。所以電動機在三相電壓不平衡狀況下運行,是非常不經濟和不安全的。



改進配電網三相不平衡的技術

注重對三相負荷的合理分配。在一些采用低壓三相四線制的地 g,可以增設調整不平衡電流無功補償裝置來解決經常出現的電網中的不平衡電流現象造成的各類后果。這樣的裝置不僅可以補償系統無功,而且也可以調整不平衡有功電流的作用。另外,根據實際情況中負荷矩的不同情況,適當的調整接線方式也對合理分配三相負荷有一定的影響。


對三相負荷中不平衡電流的治理方法。在不平衡電流治理電納補償理論的指導下,可以將不同性質符合的等效進行分析,確定相間和相對地的無功補償量??傊?,在進行比例調節系數額設置時,需要同時考慮功率因數的限制條件以及過補償限制的條件。


增設對三相負荷的檢測調整。定期開設對三相負荷的檢測工作也是非常必要的。電力的平衡不能是絕對的,只能是盡力做到相對的平衡。對于檢測過程中未發現問題的部位,也應當提高瞽惕。在檢測結束以后,不僅需要進行數據的整理和分析,還要進行及時的反饋。



電能質量中的三相不平衡問題不僅會干擾配電網其他設備工作的正常運行,而且容易增加故障,縮短電力設備的壽命,進而產生對通信系統干擾等較大的影響。它不僅影響的是配電網的安全運轉,更是整個電力系統的經濟效益以及用戶的用電情況。因此,從根本上改進三相不平衡的問題是非常必要的。


浙江南德電氣有限公司,是一家集電能質量設備和 IoT 智能終端制造、系統開發、綜合服務三位一體的電能質量綜合解決方案提供商,是電能質量領域的“服務型制造”領跑者和世界500強ABB公司中國緊密型戰略合作伙伴。公司專注于電網的無功補償,三相負荷不平衡,諧波治理、電壓暫降、電能監測采集等電能質量與安全用電領域的技術研發、設備制造以及解決方案的提供,自主研發 NAD 系列智能電容器、有源濾波器、靜止無功發生器、電壓閃變治理裝置、PY 系列物聯網智能監測終端等硬件設備。


由南德電氣自主研發與生產的 NAD 系列三相負荷不平衡自動調節裝置,主用于低壓配電用戶側,治理三相電流不平衡,無功補償及治理諧波的綜合電能質量治理裝置。具有功能強大、支持多種遠程數據傳輸功能、可實現遠程后臺貨移動端可視數據監測、可有多重保護適應各種惡劣環境等特點。


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同時,南德電氣將物聯網、互聯網和產業制造進行深度融合,在10年制造的基礎上,自主研發“電能質量安全隱患預警/管理系統”,實現設備互聯互通及運行狀態的全生命周期管理,幫助用戶從容實現預測性維護。


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