導(dǎo)讀
本文分析了配電變壓器三相負荷不平衡的危害、產(chǎn)生的原因,并提出解決不平衡的措施。
一
配電變壓器三相負荷不平衡的危害
1.線損增加:配電變壓器的負載損耗隨變壓器的負載電流變化而變化,并與負載電流的平方成正比,在變壓器輸送相同容量的情況下,三相負荷不平衡,其有功損耗增大。
另外,導(dǎo)線上也將產(chǎn)生功率損耗。不平衡度越大,線路損耗就越大。
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(shè)備,當(dāng)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(shè)計時,其繞組結(jié)構(gòu)是按負載平衡運行工況設(shè)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(dāng)配變處于三相負載不平衡工況下運行,負載輕的一相就有富余容量,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(guān)。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(yīng)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(fā)配變發(fā)熱,嚴重時甚至?xí)斐膳渥儫龘p。
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。
零序電流通過鋼構(gòu)件時,即要產(chǎn)生磁滯和渦流損耗,從而使配變的鋼構(gòu)件局部溫度升高發(fā)熱,繞組絕緣因過熱而加快老化,導(dǎo)致設(shè)備壽命降低。
5.影響用電設(shè)備的安全運行:配變是根據(jù)三相負載平衡運行工況設(shè)計的,其每相繞組的電阻、漏抗和激磁阻抗基本一致。
當(dāng)配變在三相負載平衡時運行,其三相電流基本相等,配變內(nèi)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(nèi)部三相壓降就不相等,這必將導(dǎo)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(chǎn)生阻抗壓降,從而導(dǎo)致中性點漂移,致使各相相電壓發(fā)生變化,嚴重危及用電設(shè)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。當(dāng)這種不平衡的電壓輸入電動機后,負序電壓產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場與正序電壓產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場相反,起到制動作用。
但由于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(zhuǎn)動。而由于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(dǎo)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(jīng)濟和不安全的。
二
造成三相負荷不平衡的原因
(1)對三相負荷平衡的重要性認識不夠。管理人員在管理上沒有嚴格按規(guī)程規(guī)定去做,更沒有按考核要求執(zhí)行。
(2)單相用電設(shè)備的大量存在。近年來大量的中高檔、大功率單相電器已經(jīng)進入尋常百姓家。在單相負載用電量極大增長的情況下,加上同時使用的幾率不一致,可能使低壓電網(wǎng)的三相負荷不平衡度加大。
(3)由于管理人員對臺區(qū)的三相負荷變化規(guī)律和分配的情況不熟悉,造成在新增單相用戶用電申請時,特別是大的單相設(shè)備在分配時不能按三相負荷平衡分配。
(4)臨時用電和季節(jié)性用電量增大,如夏季、冬季、節(jié)假日期間,各用戶用電量增加幅度不一致,造成三相負荷不平衡。
三
改善措施
1.由不對稱負荷引起的電網(wǎng)三相電壓不平衡可以采取的解決辦法:
(1)將不對稱負荷分散接在不同的供電點,以減少集中連接造成不平衡度嚴重超標的問題。
(2)使用交叉換相等辦法使不對稱負荷合理分配到各相,盡量使其平衡化。
(3)加大負荷接入點的短路容量,如改變網(wǎng)絡(luò)或提高供電電壓級別提高系統(tǒng)承受不平衡負荷的能力。
2.加強管理工作
(1)每年組織專人在繪制變壓器網(wǎng)絡(luò)圖和負荷分配圖,把各相上的用電戶數(shù)、電能表的型號等有關(guān)數(shù)據(jù)制定成方便易查的表格,并檢查有無遺漏或新增用戶,結(jié)合負荷變化情況,及時更新。
(2)給專人配備鉗形表,每月至少進行一次負荷測試,檢查三相負荷不平衡情況。
(3)針對臨時用電、季節(jié)性用電,要求管理人員必須熟悉用戶的基本情況、安裝地點、用電量的變化情況等,然后根據(jù)情況及時調(diào)整。
(4)新增單相設(shè)備申請用電,做好負荷的功率分配,盡可能均勻分配到三相電路上。
3.調(diào)整三相不平衡負荷,做到“四平衡”
“四平衡”既計量點平衡、各支路平衡、主干線平衡和變壓器低壓出口側(cè)平衡。
在這4個平衡當(dāng)中,重點是計量點和各支路平衡,可把用戶平均用電量做為調(diào)整依據(jù),把用電量大致相同的作為一類,分別均勻調(diào)整到三相上。
4.將三相線路同時引入負荷點
由于三相同時引入負荷點比單相引入負荷點時損耗明顯減少,為了取得三相負載的對稱,應(yīng)將三相線路同時引入負荷點。
盡量擴大三相四線制的配電區(qū)域,減少單相供電干線長度。接戶線應(yīng)盡量由同一電桿上分別從u、v、w三相引入.且三組單相接戶線的負載應(yīng)盡量平衡。
5.合理設(shè)計電網(wǎng)改造方案
結(jié)合線路改造,為使改造后達到三相負荷平衡,必須合理設(shè)計電網(wǎng)改造方案。設(shè)計前要了解負荷變化規(guī)律和負荷分配的情況,進行現(xiàn)場勘察,掌握負荷分布情況,繪制負荷分配接線圖。
嚴格按三相負荷平衡的原則進行布線,盡量使三相四線深入到各重要負荷中心。
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