三相不平衡危害

三相不平衡危害,三相負荷平衡是安全供電的基礎。

一、低壓電網三相平衡的重要性
1.三相負荷平衡是安全供電的基礎。三相負荷不平衡,輕則降低線路和配電變壓器的供電效率,重則會因重負荷相超載過多,可能造成某相導線燒斷、開關燒壞甚至配電變壓器單相燒毀等嚴重後果。
2.三相負荷平衡才能保證用戶的電能質量。三相負荷嚴重不對稱,中性點電位就會發生偏移,線路壓降和功率損失就會大大增加。接在重負荷相的單相用戶易出現電壓偏低,電燈不亮、電器效能降低、小水泵易燒毀等問題。而接在輕負荷相的單相用戶易出現電壓偏高,可能造成電器絕緣擊穿、縮短電器使用壽命或損壞電器。對動力用戶來說,三相電壓不平衡,會引起電機過熱現象。
3.三相負荷保持平衡是節約能耗、降損降價的基礎。三相負荷不平衡將產生不平衡電壓,加大電壓偏移,增大中性線電流,從而增大線路損耗。實踐證明,一般情況下三相負荷不平衡可引起線損率升高2%-10%,三相負荷不平衡度若超過10%,則線損顯著增加。有關規程規定:配電變壓器出口處的負荷電流不平衡度應小於10%,中性線電流不應超過低壓側額定電流的25%,低壓主幹線及主要分支線的首端電流不平衡度應小於20%。通過電網技術改造,要真正使低壓電網線損達到12%以下,上述指標只能緊縮,不能放大。
4.只有三相阻抗平衡,才能保證低壓漏電總保護良好運行,防止人身觸電傷亡事故。
二、三相負載不平衡的影響
1.增加線路的電能損耗。在三相四線制供電網路中,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,由於有單相負載存在,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。
2.增加配電變壓器電能損耗。配電變壓器是低壓電網供電主設備,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。
3.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。假如當配變處於三相負載不平衡工況下運行,負載輕的一相就有富餘容量,從而使配變的出力減少。其出力減少程度與三相負載的不平衡度有關。三相負載不平衡越大,配變出力減少越多。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。假如配變在過載工況下運行,即極易引發配變發熱,嚴重時甚至會造成配變燒損。
4.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。(高壓側沒有零序電流)這迫使零序磁通只能以油箱壁及鋼構件作為通道通過,而鋼構件的導磁率較低,零序電流通過鋼構件時,即要產生磁滯和渦流損耗,從而使配變的鋼構件局部溫度升高發熱。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。
5.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。假如配變在三相負載不平衡時運行,其各相輸出電流就不相等,其配變內部三相壓降就不相等,這必將導致配變輸出電壓三相不平衡。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。因而使中性線產生阻抗壓降,從而導致中性點漂移,致使各相相電壓發生變化。負載重的一相電壓降低,而負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用戶用電設備燒壞,而電壓低的一相接帶的用戶用電設備則可能無法使用。所以三相負載不平衡運行時,將嚴重危及用電設備的安全運行。
6.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。由於不平衡電壓存在著正序、負序、零序三個電壓分量,當這種不平衡的電壓輸入電動機後,負序電壓產生旋轉磁場與正序電壓產生的旋轉磁場相反,起到制動作用。但由於正序磁場比負序磁場要強得多,電動機仍按正序磁場方向轉動。而由於負序磁場的制動作用,必將引起電動機輸出功率減少,從而導致電動機效率降低。同時,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。

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