電力系統(tǒng)的三相電壓平衡程度是電能質(zhì)量的重要指標之一。三相電壓不平衡過大將導(dǎo)致一系列的危害。這種三相電壓不平衡并不影響三相電壓的平衡性,因此不會影響用戶的正常供電,但對輸電線、變壓器?;ジ衅?。避雷器等設(shè)備的安全是有威脅的,所以必須要及時消除。
三相電壓不平衡的危害
(1)當電機承受三相不平衡電壓時,將產(chǎn)生和正序電壓相反的旋轉(zhuǎn)磁場,在轉(zhuǎn)子中感應(yīng)出兩倍頻電壓,從而引起定子、轉(zhuǎn)子鋼損和轉(zhuǎn)子鐵損的增加,使電機附加發(fā)熱,并引起二倍頻的附加振動力矩,危及安全運行。據(jù)國外文獻介紹,當電動機在額定轉(zhuǎn)矩下負序電壓為4%運行時,僅由于附加發(fā)熱,其絕緣壽命就縮短一半。
(2)如果在電力系統(tǒng)中有較大的不平衡電壓,特別是一些動態(tài)的非線性不平衡負荷(如電弧爐、電氣化鐵路、電焊機等),則將在其近區(qū)電網(wǎng)中出現(xiàn)較高的負序和諧波水平。在負序和諧波的共同作用下,就會造成以負序濾過器為啟動元件的繼電保護和自動裝置誤動作。這對電網(wǎng)安全運行是有嚴重威脅的。
(3)電壓不平衡使換流設(shè)備產(chǎn)生附加的諧波電流(非特征諧波),而這種設(shè)備-般在設(shè)計上只允許2%的不平衡度。
(4)電壓不平衡使發(fā)電機和變壓器的容量利用率下降:由于不平衡時最大相電流不能超過額定值,
變壓器的三相負荷不平衡不僅會使負荷較大的一相線圈可能絕緣過熱導(dǎo)致壽命縮短,而且還會由于磁路不平衡,大量漏磁通經(jīng)箱壁使其嚴重發(fā)熱,造成附加損耗。
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(6)電力損耗(線損率)是電網(wǎng)運行經(jīng)濟性的標志。當電網(wǎng)給不對稱負荷供電時,會使電力損耗增加。如果三相電流不平衡,負序電流為25%,則有功功率損耗將達1+0.252=1.06倍。顯然三相電流越不平衡,則造成的損耗越大。
(7)在低壓系統(tǒng)中如三相電壓不平衡,對照明和家用電器正常安全用電會造成威脅,因為這類設(shè)備大多數(shù)為單相用電。如接在電壓過高的相上用電,則會使設(shè)備壽命縮短,以致燒壞:如接在電壓過低的相上用電,則設(shè)備不能正常運轉(zhuǎn)和照度不足。
改善三項不平衡的措施
由不對稱負荷引起的電網(wǎng)三相不平衡,可以采用下列方法解決:
(1 )將不對稱負荷分散接到不同的供電點,以減小集中連接造成不平衡度超標問題;
(2)使不對稱負荷合理分配到各相,盡量使其平衡化(換相連接) ;
(3)將不對稱負荷接到更高電壓級上供電,以使連接點的短路容量SSC足夠大(例如對于單相負荷,SSC大于50倍負荷容量時,就能保證連接點的電壓不平衡度小于2%) ;
(4)采用平衡裝置。