三相電壓不平衡度

(1) 定義：

電力系統在正常的運行方式下，電量的負序分量均方根之與正序分量均方根值之比。

電力系統的三相不平衡(或對稱(chēng))是由于三相負載不平衡(或對稱(chēng))以及系統元件參數的不對稱(chēng)所致。在研究不對稱(chēng)的三相電力系統時(shí)，廣泛使用對稱(chēng)分量法，即將任何一組不對稱(chēng)的三相相量(電壓或電流)分解成相序各不相同的三相對稱(chēng)的三相相量。三相電源電壓畸變不對稱(chēng)時(shí)，對于三相四線(xiàn)制電路，電壓中除含有諧波分量外，還含有正序、負序、零序分量。對于三相三線(xiàn)制電路，只含有正、負序分量。電力系統三相不平衡可以分為事故性不平衡和正常性不平衡兩大類(lèi)。事故性不平衡由系統中各種非對稱(chēng)性故障引起，比如單相接地短路、兩相接地短路或兩相相間短路等。而電力系統正常運行時(shí)，供電環(huán)節的不平衡或用電環(huán)節的不平衡都將導致電力系統的三相不平衡。

三相不平衡產(chǎn)生原因

(1)三相負荷的不合理分配。很多的裝表接電的工作人員并沒(méi)有專(zhuān)業(yè)的對于三相負荷平衡的知識概念，因此在接電的時(shí)候并沒(méi)有注意到要控制三相負荷平衡，只是盲目和隨意的進(jìn)行電路的接電荷裝表，這在很大程度上造成了三相負荷的不平衡。其次，我國的大多數電路都是動(dòng)力和照明混為一體的，所以在使用單相的用電設備時(shí)，用電的效率就會(huì )降低，這樣的差異進(jìn)一步加劇了配電變壓器三相負荷的不平衡狀況。

(2)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(jīng)常出現的拆遷，移表或者用電用戶(hù)的增加;臨時(shí)用電和季節性用電的不穩定性。這樣在總量上和時(shí)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(shí)際情況而變化。

(3)對于配變負荷的監視力度的削弱。在配電網(wǎng)的管理上，經(jīng)常會(huì )忽略三相負荷分配中的管理問(wèn)題。在配電網(wǎng)的檢測上，對配電變壓器的三相負荷也沒(méi)有進(jìn)行定期的檢測和調整。除此之外，還有很多因素造成了三相不平衡的現象，例如線(xiàn)路的影響以及三相負荷矩的不相等等。

(4)斷線(xiàn)故障 如果一相斷線(xiàn)但未接地，或斷路器、隔離開(kāi)關(guān)一相未接通，電壓互感器保險絲熔斷均造成三相參數不對稱(chēng)。上一電壓等級線(xiàn)路一相斷線(xiàn)時(shí)，下一電壓等級的電壓表現為三個(gè)相電壓都降低，其中一相較低，另兩相較高但二者電壓值接近。本級線(xiàn)路斷線(xiàn)時(shí)，斷線(xiàn)相電壓為零，未斷線(xiàn)相電壓仍為相電壓

(5)接地故障 當線(xiàn)路一相斷線(xiàn)并單相接地時(shí)，雖引起三相電壓不平衡，但接地后電壓值不改變。單相接地分為金屬性接地和非金屬性接地兩種。金屬性接地，故障相電壓為零或接近零，非故障相電壓升高1.732倍，且持久不變;非金屬性接地，接地相電壓不為零而是降低為某一數值，其他兩相升高不到1.732倍。

三相不平衡的危害

(1)增加線(xiàn)路的電能損耗 在三相四線(xiàn)制供電網(wǎng)絡(luò )中，電流通過(guò)線(xiàn)路導線(xiàn)時(shí)，因存在阻抗必將產(chǎn)生電能損耗，其損耗與通過(guò)電流的平方成正比。當低壓電網(wǎng)以三相四線(xiàn)制供電時(shí)，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(shí)，中性線(xiàn)即有電流通過(guò)。這樣不但相線(xiàn)有損耗，而且中性線(xiàn)也產(chǎn)生損耗，從而增加了電網(wǎng)線(xiàn)路的損耗。

(2)增加配電變壓器的電能損耗配電變壓器是低壓電網(wǎng)的供電主設備，當其在三相負載不平衡工況下運行時(shí)，將會(huì )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(shí)，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(shí)運行，其輸出的容量就無(wú)法達到額定值，其備用容量亦相應減少，過(guò)載能力也降低。假如配變在過(guò)載工況下運行，即極易引發(fā)配變發(fā)熱，嚴重時(shí)甚至會(huì )造成配變燒損

(4)配變產(chǎn)生零序電流配變在三相負載不平衡工況下運行，將產(chǎn)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(chǎn)生零序磁通。(高壓側沒(méi)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(guò)，而鋼構件的導磁率較低，零序電流通過(guò)鋼構件時(shí)，即要產(chǎn)生磁滯和渦流損耗，從而使配變的鋼構件局部溫度升高發(fā)熱。配變的繞組絕緣因過(guò)熱而加快老化，導致設備壽命降低。同時(shí)，零序電流的存也會(huì )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(shí)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。