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變壓器

三相負荷不平衡對變壓器與線路的影響

發布日期:2022-10-09 點擊率:65

有關三相負荷不平衡的危害,三相負荷不平衡對配電變壓器的影響,對高壓線路的影響,對配電屏和低壓線路的影響,以及三相負荷不平衡對供電企業及用戶的影響等。

三相負荷不平衡的危害

1、對配電變壓器的影響

(1)三相負荷不平衡將增加變壓器的損耗:

變壓器的損耗包括空載損耗和負荷損耗。正常情況下變壓器運行電壓基本不變,即空載損耗是一個恒量。

而負荷損耗則隨變壓器運行負荷的變化而變化,且與負荷電流的平方成正比。

當三相負荷不平衡運行時,變壓器的負荷損耗可看成三只單相變壓器的負荷損耗之和。

從數學定理中我們知道:假設a、b、c 3個數都大于或等于零,那么a+b+c≥33√abc 。

當a=b=c時,代數和a+b+c取得最小值:a+b+c=33√abc 。

因此,可以假設變壓器的三相損耗分別為:Qa=Ia2 R、Qb= Ib2 R 、Qc =Ic2 R,式中Ia、Ib、Ic分別為變壓器二次負荷相電流,R為變壓器的相電阻。則變壓器的損耗表達式:Qa+Qb+Qc≥33√〔(Ia2 R)(Ib2 R)(Ic2 R)〕

可知,變壓器的在負荷不變的情況下,當Ia=Ib=Ic時,即三相負荷達到平衡時,變壓器的損耗最小。

則變壓器損耗: 當變壓器三相平衡運行時,即Ia=Ib=Ic=I時,Qa+Qb+Qc=3I2R; 當變壓器運行在最大不平衡時,即Ia=3I,Ib=Ic=0時,Qa=(3I)2R=9I2R=3(3I2R);

即最大不平衡時的變損是平衡時的3倍。

(2)三相負荷不平衡可能造成燒毀變壓器的嚴重后果:

上述不平衡時重負荷相電流過大(增為3倍),超載過多,可能造成繞組和變壓器油的過熱。

繞組過熱,絕緣老化加快;變壓器油過熱,引起油質劣化,迅速降低變壓器的絕緣性能,減少變壓器壽命(溫度每升高8℃,使用年限將減少一半),甚至燒毀繞組。

(3)三相負荷不平衡運行會造成變壓器零序電流過大,局部金屬件溫升增高:

在三相負荷不平衡運行下的變壓器,必然會產生零序電流,而變壓器內部零序電流的存在,會在鐵芯中產生零序磁通,這些零序磁通就會在變壓器的油箱壁或其他金屬構件中構成回路。

但配電變壓器設計時不考慮這些金屬構件為導磁部件,則由此引起的磁滯和渦流損耗使這些部件發熱,致使變壓器局部金屬件溫度異常升高,嚴重時將導致變壓器運行事故。

2、對高壓線路的影響

1)增加高壓線路損耗:

低壓側三相負荷平衡時,6~10k V高壓側也平衡,設高壓線路每相的電流為I,其功率損耗為: ΔP1 = 3I2R

低壓電網三相負荷不平衡將反映到高壓側,在最大不平衡時,高壓對應相為1.5I,另外兩相都為0.75 I,功率損耗為:ΔP2 = 2(0.75I)2R+(1.5I)2R = 3.375I2R =1.125(3I2R);

即高壓線路上電能損耗增加12.5%。

(2)增加高壓線路跳閘次數、降低開關設備使用壽命:

高壓線路過流故障占相當比例,其原因是電流過大。低壓電網三相負荷不平衡可能引起高壓某相電流過大,從而引起高壓線路過流跳閘停電,引發大面積停電事故,同時變電站的開關設備頻繁跳閘將降低使用壽命。

3、對配電屏和低壓線路的影響

1)三相負荷不平衡將增加線路損耗:

三相四線制供電線路,把負荷平均分配到三相上,設每相的電流為I,中性線電流為零,其功率損耗為: ΔP1 = 3I2R

在最大不平衡時,即某相為3I,另外兩相為零,中性線電流也為3I,功率損耗為: ΔP2 = 2(3I)2R = 18I2R = 6(3I2R);

即最大不平衡時的電能損耗是平衡時的6倍,換句話說,若最大不平衡時每月損失1200 kWh,則平衡時只損失200 kWh,由此可知調整三相負荷的降損潛力。

2)三相負荷不平衡可能造成燒斷線路、燒毀開關設備的嚴重后果: 電工技術之家

上述不平衡時重負荷相電流過大(增為3倍),超載過多。由于發熱量Q=0.24I2Rt,電流增為3倍,則發熱量增為9倍,可能造成該相導線溫度直線上升,以致燒斷。

且由于中性線導線截面一般應是相線截面的50%,但在選擇時,有的往往偏小,加上接頭質量不好,使導線電阻增大。中性線燒斷的幾率更高。

同理在配電屏上,造成開關重負荷相燒壞、接觸器重負荷相燒壞,因而整機損壞等嚴重后果。

4、對供電企業的影響

供電企業直管到戶,低壓電網損耗大,將降低供電企業的經濟效益,甚至造成供電企業虧損經營。

農電工承包臺區線損,線損高農電工獎金被扣發,甚至連工資也得不到,必然影響農電工情緒,輕則工作消極,重則為了得到錢違法犯罪。

變壓器燒毀、線路燒斷、開關設備燒壞,一方面增大供電企業的供電成本,另一方面停電檢修、購貨更換造成長時間停電,少供電量,既降低供電企業的經濟效益,又影響供電企業的聲譽。

5、對用戶的影響

三相負荷不平衡,一相或兩相畸重,必將增大線路中的電壓降,降低電能質量,影響用戶的電器使用。

變壓器燒毀、線路燒斷、開關設備燒壞,影響用戶供電,輕則帶來不便,重則造成較大的經濟損失,如停電造成養殖的動植物死亡,或不能按合同供貨被懲罰等。

中性線燒斷還可能造成用戶大量低壓電器被燒毀的事故。

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