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三相负荷不平衡对变压器、供电线路、企业和用户有哪些危害?

返回列表来源:领步电能质量发布时间:2022-04-19加入收藏关注:-

专家讲堂3


          电网中三相间的不平衡电流是普遍存在的,在城市民用电网及农用电网中由于大量单相负荷的存在,三相间的电流不平衡现象尤为严重。电网中的不平衡电流造成很多危害:
1、对配电变压器的影响
(1)三相负荷不平衡将增加变压器的损耗:
          变压器的损耗包括空载损耗和负荷损耗。正常情况下变压器运行电压基本不变,即空载损耗是一个恒量。而负荷损耗则随变压器运行负荷的变化而变化,且与负荷电流的平方成正比。当三相负荷不平衡运行时,变压器的负荷损耗可看成三只单相变压器的负荷损耗之和。   从数学定理中我们知道:假设a、b、c 3个数都大于或等于零,那么a+b+c≥33√abc 。   当a=b=c时,代数和a+b+c取得Z小值:a+b+c=33√abc 。
          因此我们可以假设变压器的三相损耗分别为:Qa=Ia2 R、Qb= Ib2 R 、Qc =Ic2 R,式中Ia、Ib、Ic分别为变压器二次负荷相电流,R为变压器的相电阻。则变压器的损耗表达式如下:

Qa+Qb+Qc≥33√〔(Ia2 R)(Ib2 R)(Ic2 R)〕 
          由此可知,变压器的在负荷不变的情况下,当Ia=Ib=Ic时,即三相负荷达到平衡时,变压器的损耗Z小。   则变压器损耗:
          当变压器三相平衡运行时,即Ia=Ib=Ic=I时,Qa+Qb+Qc=3I2R;
          当变压器运行在Z大不平衡时,即Ia=3I,Ib=Ic=0时,Qa=(3I)2R=9I2R=3(3I2R);   即Z大不平衡时的变损是平衡时的3倍。 

(2)三相负荷不平衡可能造成烧毁变压器的严重后果:
          上述不平衡时重负荷相电流过大(增为3倍),超载过多,可能造成绕组和变压器油的过热。绕组过热,绝缘老化加快;变压器油过热,引起油质劣化,迅速降低变压器的绝缘性能,减少变压器寿命(温度每升高8℃,使用年限将减少一半),甚至烧毁绕组。   

(3)三相负荷不平衡运行会造成变压器零序电流过大,局部金属件温升增高:   

          在三相负荷不平衡运行下的变压器,必然会产生零序电流,而变压器内部零序电流的存在,会在铁芯中产生零序磁通,这些零序磁通就会在变压器的油箱壁或其他金属构件中构成回路。但配电变压器设计时不考虑这些金属构件为导磁部件,则由此引起的磁滞和涡流损耗使这些部件发热,致使变压器局部金属件温度异常升高,严重时将导致变压器运行事故。


2、 对高压线路的影响   

(1)增加高压线路损耗:
          低压侧三相负荷平衡时,6~10k V高压侧也平衡,设高压线路每相的电流为I,其功率损耗为: ΔP1 = 3I2R
          低压电网三相负荷不平衡将反映到高压侧,在Z大不平衡时,高压对应相为1.5I,另外两相都为0.75 I,功率损耗为:
          ΔP2 = 2(0.75I)2R+(1.5I)2R = 3.375I2R =1.125(3I2R);   即高压线路上电能损耗增加12.5%。
(2)增加高压线路跳闸次数、降低开关设备使用寿命:

          我们知道高压线路过流故障占相当比例,其原因是电流过大。低压电网三相负荷不平衡可能引起高压某相电流过大,从而引起高压线路过流跳闸停电,引发大面积停电事故,同时变电站的开关设备频繁跳闸将降低使用寿命。 


3、 对配电屏和低压线路的影响    

1)三相负荷不平衡将增加线路损耗:    

          三相四线制供电线路,把负荷平均分配到三相上,设每相的电流为I,中性线电流为零,其功率损耗为: ΔP1 = 3I2R    在Z大不平衡时,即某相为3I,另外两相为零,中性线电流也为3I,功率损耗为:   ΔP2 = 2(3I)2R = 18I2R = 6(3I2R);    即Z大不平衡时的电能损耗是平衡时的6倍,换句话说,若Z大不平衡时每月损失1200 kWh,则平衡时只损失200 kWh,由此可知调整三相负荷的降损潜力。   

(2)三相负荷不平衡可能造成烧断线路、烧毁开关设备的严重后果:    

          上述不平衡时重负荷相电流过大(增为3倍),超载过多。由于发热量Q=0.24I2Rt,电流增为3倍,则发热量增为9倍,可能造成该相导线温度直线上升,以致烧断。且由于中性线导线截面一般应是相线截面的50%,但在选择时,有的往往偏小,加上接头质量不好,使导线电阻增大。中性线烧断的几率更高。    同理在配电屏上,造成开关重负荷相烧坏、接触器重负荷相烧坏,因而整机损坏等严重后果。  


4、 对供电企业的影响    

          供电企业直管到户,低压电网损耗大,将降低供电企业的经济效益,甚至造成供电企业亏损经营。农电工承包台区线损,线损高农电工奖金被扣发,甚至连工资也得不到,必然影响农电工情绪,轻则工作消极,重则为了得到钱违法犯罪。

          变压器烧毁、线路烧断、开关设备烧坏,一方面增大供电企业的供电成本,另一方面停电检修、购货更换造成长时间停电,少供电量,既降低供电企业的经济效益,又影响供电企业的声誉。


5、 对用户的影响    

          三相负荷不平衡,一相或两相畸重,必将增大线路中的电压降,降低电能质量,影响用户的电器使用。  变压器烧毁、线路烧断、开关设备烧坏,影响用户供电,轻则带来不便,重则造成较大的经济损失,如停电造成养殖的动植物死亡,或不能按合同供货被惩罚等。中性线烧断还可能造成用户大量低压电器被烧毁的事故。 


6、不平衡电流对系统铜损的影响

          设某系统的三相线路及变压器绕组的总电阻为R。如果三相电流平衡,IA=100A,IB=100A,IC=100A,则总铜损=1002R+1002R+1002R=30000R。   

          如果三相电流不平衡,IA=50A,IB=100A,IC=150A,则总铜损=502R+1002R+1502R=35000R,比平衡状态的铜损增加了17%。   在更为严重的状态下,如果IA=0A,IB=150A,IC=150A,则总铜损=1502R+1502R=45000R,比平衡状态的铜损增加了50%。

          在Z严重的状态下,如果IA=0A,IB=0A,IC=300A,则总铜损=3002R=90000R,比平衡状态的铜损增加了3倍。



          北京领步公司研发成功的LBSTUR系列三相不平衡智能调节器,是一种用于动态治理电网三相不平衡、补偿无功的新型电力电子装置, 它能够根据电网用户由于不同时间段或不同负荷导致的电网三相不平衡电流, 利用先进控制算法分离出不平衡电流的正负零序及无功,通过触发功率器件 IGBT,使逆变器发出与之相反的抵消电流,达到消除不平衡及补偿无功的作用。

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           [北京领步]凭借13年来累积的经验案例,解决了中小企业电能质量问题的准确定位,在国内同类厂商中无论是业绩案例还是技术成熟度,都能跻身行业前列。有源滤波器提升35%以上的谐波滤除能力,了解更多<谐波治理装置>,欢迎点击我们的在线客服进行咨询,或者直接拨打全国统一服务热线400-056-5258,我们期待您的来电!



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