三相不平衡的原因危害及治理

配变在三相负载不平衡时运行,三相输出电流不一样,中性线就会有电流通过,这是配变负荷三相不平衡的表现。

配变三相负荷不平衡的危害

1.线损增加:配电变压器的负载损耗随变压器的负载电流变化而变化,并与负载电流的平方成正比,在变压器输送相同容量的情况下,三相负荷不平衡,其有功损耗增大。

另外,导线上也将产生功率损耗。不平衡度越大,线路损耗就越大。

2.增加配电变压器的电能损耗:配电变压器是低压电网的供电主设备,当其在三相负载不平衡工况下运行时,将会造成配变损耗的增加。因为配变的功率损耗是随负载的不平衡度而变化的。

3.配变出力减少:配变设计时,其绕组结构是按负载平衡运行工况设计的,其绕组性能基本一致,各相额定容量相等。

配变的最大允许出力要受到每相额定容量的限制。假如当配变处于三相负载不平衡工况下运行,负载轻的一相就有富余容量,从而使配变的出力减少。

其出力减少程度与三相负载的不平衡度有关。三相负载不平衡越大,配变出力减少越多。为此,配变在三相负载不平衡时运行,其输出的容量就无法达到额定值,其备用容量亦相应减少,过载能力也降低。

假如配变在过载工况下运行,即极易引发配变发热,严重时甚至会造成配变烧损。

4.配变产生零序电流:配变在三相负载不平衡工况下运行,将产生零序电流,该电流将随三相负载不平衡的程度而变化,不平衡度越大,则零序电流也越大。

零序电流通过钢构件时,即要产生磁滞和涡流损耗,从而使配变的钢构件局部温度升高发热,绕组绝缘因过热而加快老化,导致设备寿命降低。

5.影响用电设备的安全运行:配变是根据三相负载平衡运行工况设计的,其每相绕组的电阻、漏抗和激磁阻抗基本一致。

当配变在三相负载平衡时运行,其三相电流基本相等,配变内部每相压降也基本相同,则配变输出的三相电压也是平衡的。

假如配变在三相负载不平衡时运行,其各相输出电流就不相等,其配变内部三相压降就不相等,这必将导致配变输出电压三相不平衡。

同时,配变在三相负载不平衡时运行,三相输出电流不一样,而中性线就会有电流通过。因而使中性线产生阻抗压降,从而导致中性点漂移,致使各相相电压发生变化,严重危及用电设备的安全运行。

6.电动机效率降低:配变在三相负载不平衡工况下运行,将引起输出电压三相不平衡。当这种不平衡的电压输入电动机后,负序电压产生旋转磁场与正序电压产生的旋转磁场相反,起到制动作用。

但由于正序磁场比负序磁场要强得多,电动机仍按正序磁场方向转动。而由于负序磁场的制动作用,必将引起电动机输出功率减少,从而导致电动机效率降低。

同时,电动机的温升和无功损耗,也将随三相电压的不平衡度而增大。所以电动机在三相电压不平衡状况下运行,是非常不经济和不安全的。

造成三相负荷不平衡的原因

(1)对三相负荷平衡的重要性认识不够。管理人员在管理上没有严格按规程规定去做,更没有按考核要求执行。

(2)单相用电设备的大量存在。近年来大量的中高档、大功率单相电器已经进入寻常百姓家。在单相负载用电量极大增长的情况下,加上同时使用的几率不一致,可能使低压电网的三相负荷不平衡度加大。

(3)由于管理人员对台区的三相负荷变化规律和分配的情况不熟悉,造成在新增单相用户用电申请时,特别是大的单相设备在分配时不能按三相负荷平衡分配。

(4)临时用电和季节性用电量增大,如夏季、冬季、节假日期间,各用户用电量增加幅度不一致,造成三相负荷不平衡。

改善措施 

1.由不对称负荷引起的电网三相电压不平衡可以采取的解决办法:

(1)将不对称负荷分散接在不同的供电点,以减少集中连接造成不平衡度严重超标的问题。

(2)使用交叉换相等办法使不对称负荷合理分配到各相,尽量使其平衡化。

(3)加大负荷接入点的短路容量,如改变网络或提高供电电压级别提高系统承受不平衡负荷的能力。

2.加强管理工作

(1)每年组织专人在绘制变压器网络图和负荷分配图,把各相上的用电户数、电能表的型号等有关数据制定成方便易查的表格,并检查有无遗漏或新增用户,结合负荷变化情况,及时更新。

(2)给专人配备钳形表,每月至少进行一次负荷测试,检查三相负荷不平衡情况。

(3)针对临时用电、季节性用电,要求管理人员必须熟悉用户的基本情况、安装地点、用电量的变化情况等,然后根据情况及时调整。

(4)新增单相设备申请用电,做好负荷的功率分配,尽可能均匀分配到三相电路上。

3.调整三相不平衡负荷,做到“四平衡”

“四平衡”既计量点平衡、各支路平衡、主干线平衡和变压器低压出口侧平衡。

在这4个平衡当中,重点是计量点和各支路平衡,可把用户平均用电量做为调整依据,把用电量大致相同的作为一类,分别均匀调整到三相上。

4.将三相线路同时引入负荷点

由于三相同时引入负荷点比单相引入负荷点时损耗明显减少,为了取得三相负载的对称,应将三相线路同时引入负荷点。

尽量扩大三相四线制的配电区域,减少单相供电干线长度。接户线应尽量由同一电杆上分别从u、v、w三相引入.且三组单相接户线的负载应尽量平衡。

5.合理设计电网改造方案

结合线路改造,为使改造后达到三相负荷平衡,必须合理设计电网改造方案。设计前要了解负荷变化规律和负荷分配的情况,进行现场勘察,掌握负荷分布情况,绘制负荷分配接线图。

严格按三相负荷平衡的原则进行布线,尽量使三相四线深入到各重要负荷中心。

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