三相四线低压配电系统电压、电流不平衡问题研究

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1、三相四线低压配电系统电压、电流不平衡问题研究华北水利水电学院周国安第一章三相负载不平衡概述1.1三相负载不平衡的危害三相电路中只要电源、负载阻抗或线路阻抗之一不满足对称条件，就是不对称三相电路。我国城乡配电网中大量采用了三相四线制接线方式，且配电变压器为Y/Yno接线，存在很多的单相负载，因此三相不平衡运行是不可避免的。国标GB50052《供配电设计规范》、《变压器运行规程》中都规定了Y/Yno接线的配电变压器运行时中性线电流不能超过变压器相、线电流的25%，这是由变压器的结构所决定的。中性线电流的增加

2、会引起变压器损耗的增加，同时造成中性点电位的偏移。本项目定量分析研究了这种影响，同时采用一种新的补偿方法减小了附加损耗与中性点电压的偏移。一般三相电源是对称的，而在低压配电系统中，三相负载的不对称是常见的。负载三相电压不平衡是因为负载阻抗不对称所致，属于基本负荷配置问题。发生三相电压不平衡既与用户负荷特性有关，同时也与电力系统规划、负荷配置问题有关。由于负序分量和零序分量而引起公共连接点（PCC点）电压不平衡，三相电压不平衡给电力系统运行带来很大的危害，主要有：1.1.1对于变压器的危害在生产、生活用电

3、中，三相负载不平衡时使变压器处于不对称运行状态,造成变压器损耗增大(包括空载损耗和负载损耗)。根据变压器运行规程规定，在运行中的变压器中性线电流不得超过变压器低压侧额定电流的25%，此外，三相负载不平衡运行，会使变压器零序电流过大，局部金属件温度升高，甚至导致变压器烧毁。配变出力减少。配变设计时，其绕组结构是按负载平衡运行工况设计的，其绕组性能基本一致，各相额定容量相等。配变的最大允许出力要受到每相额定容量的限制。假如当配变处于三相负载不平衡工况下运行，负载轻的一相就有富余容量，从而使配变的出力减少。其

4、出力减少程度与三相负载的不平衡度有关。三相负载不平衡越大，配变出力减少越多。为此，配变在三相负载不平衡时运行，其输出的容量就无法达到额定值，其备用容量亦相应减少，过载能力也降低。假如配变在过载工况下运行，极易引发配变发热，严重时甚至会造成配变烧损。配变产生零序电流。配变在三相负载不平衡工况下运行，将产生零序电流，该电流将随三相负载不平衡的程度而变化，不平衡度越大，则零序电流也越大。运行中的配变若存在零序电流，则其铁芯中将产生零序磁通。(高压侧没有零序电流)这迫使零序磁通只能以油箱壁及钢构件作为通道通过，

5、而钢构件的导磁率较低，零序电流通过钢构件时，即要产生磁滞和涡流损耗，从而使配变的钢构件局部温度升高发热。配变的绕组绝缘因过热而加快老化，导致设备寿命降低。同时，零序电流的存在也会增加配变的损耗。1.1.2对用电设备的影响三相电压不平衡的发生将可能导致数倍电流的不平衡发生，由于负序电流的增大，诱导电动机中逆扭矩增加，从而使电动机的温度上升，效率下降，能耗增加，发生震动，输出功率降低等其他方面的影响。各相之间不平衡会导致用电设备使用寿命缩短，加速设备部件更换率，增加设备维修成本，断路器允许电流的余量减少，当

6、负载变更或交替时容易发生超载、短路现象。中性线中流入过大不平衡电流，导致中性线截面选择过大。影响用电设备的安全运行。配变是根据三相负载平衡运行工况设计的，其每相绕组的电阻、漏抗和激磁阻抗基本一致。当配变在三相负载平衡时运行，其三相电流基本相等，配变内部每相压降也基本相同，则配变输出的三相电压也是平衡的。假如配变在三相负载不平衡时运行，其各相输出电流就不相等，其配变内部三相压降就不相等，这必将导致配变输出电压三相不平衡。同时，配变在三相负载不平衡时运行，三相输出电流不一样，而中性线就会有电流通过。因而使中

7、性线产生阻抗压降，从而导致中性点漂移，致使各相相电压发生变化。负载重的一相电压降低，而负载轻的一相电压升高。在电压不平衡状况下供电，即容易造成电压高的一相接带的用户用电设备烧坏，而电压低的一相接带的用户用电设备则可能无法使用。所以三相负载不平衡运行时，将严重危及用电设备的安全运行。电动机效率降低。配变在三相负载不平衡工况下运行，将引起输出电压三相不平衡。由于不平衡电压存在着正序、负序、零序三个电压分量，当这种不平衡的电压输入电动机后，负序电压产生旋转磁场与正序电压产生的旋转磁场相反，起到制动作用。但由于

8、正序磁场比负序磁场要强得多，电动机仍按正序磁场方向转动。而由于负序磁场的制动作用，必将引起电动机输出功率减少，从而导致电动机效率降低。同时，电动机的温升和无功损耗，也将随三相电压的不平衡度而增大。所以电动机在三相电压不平衡状况下运行，是非常不经济和不安全的。1.1.3对线损的影响三相四线制接线方式，当三相负荷平衡时线损最小；当三相负荷不平衡时，中性线电流增大，无论何种负荷分配情况，电流不平衡度越大，线损增量也越大。增加线路的电能损耗。在三相