【文章內容簡介】 成燒毀低壓電器的事故。，要經常測量配電變壓器出口和部分主干線的三相電流，發(fā)現(xiàn)不平衡，要及時調整，使三相電流始終保持在平衡或接近平衡狀態(tài)。因此，我們分析可以知道，要想降低壓配網的線損，必須采取有效的技術措施和管理措施，要盡量保證負荷的三相平衡，因為在低壓配網中，負荷的三相不平衡造成的線損是很大的。(1)三相不平衡 根據電工理論，多相系統(tǒng)可分為對稱的和不對稱的兩大類。所謂對稱的m相系統(tǒng)，是指各相電量(電動勢、電壓或電流)大小相等、彼此的相位差均等于。多相系統(tǒng)又可分為平衡的與不平衡的，前者功率瞬時值與時間無關，而后者功率瞬時值隨時間而變。 可以證明，相數(shù)m﹥2的對稱系統(tǒng)一定是平衡的。即m 2的對稱多相系統(tǒng)的功率瞬時值與時間無關，因此這樣的多相系統(tǒng)是平衡的。如果電壓是對稱的，但多相電路參數(shù)不對稱，則一般說整個多相系統(tǒng)的功率瞬時值時隨時間變化的，并且以角頻率的兩倍脈動。 一個多相系統(tǒng)的不對稱性并不表明它一定是不平衡的。例如由兩個大小相等而互成二角的電動勢組成的不對稱二相系統(tǒng)，在電路對稱時就是平衡的。但單相系統(tǒng)可算是不平衡系統(tǒng)的典型例子，其功率在p(1+)和p(1－)之間波動，其中P代表系統(tǒng)的有功功率。(2)三相不平衡度 三相電量的不平衡度通常以負序分量與正序分量的百分比表示。(3)三相不平衡國家標準 電力系統(tǒng)公共連接點正常電壓不平衡度允許值為2%，短時不得超過4%。電氣設備額定工況的電壓允許不平衡度和負序電流允許值仍由各自標準規(guī)定，例如旋轉電機按GB755《旋轉電機基本技術要求規(guī)定》。接于公共接點的每個用戶，%.眾所周知，任何一組不對稱的三相相量(如電壓、電流等)和都可以分解為三組對稱的向量：即零序 ,=,；正序 負序 。而 （）假定不平衡三相的電壓、對應的線電壓相量為、則 （）若以和代入式（），則得 （）由此可見，為用圖解法求得和，只需在位形圖上以BC長為邊畫兩個等邊三角形PBC和QBC即可，此時 () () 不平衡三相電壓的向量圖 當三相電量中不含零序分量時（例如三相線電壓，無中線的三相線電流），可以利用幾何的方法推導求三相不平衡度的更為簡潔的計算式（即國標中的推薦算式）。為此，，以BC邊為橫坐標，以BC邊的垂直平分線為縱坐標，則三相電量構成的三角形各點的坐標分別為A(G,H)、B(L/2,0)、C(、P(0,、Q(0,、R(G,0)。確定G和H需給定兩算式 不平衡三相電壓坐標圖首先求△ABC的面積△,可得 △=HL= () 式中S=代入上式得 16△=(K+L+M)(K+L+M)(KL+M)(K+LM) =(所以 LH=2△=( ()再由直角△ABC和△ARB可得M和，二式相加則得即 （）最后根據式（）和式（）則有 （） 為簡化算式，令 將式（）和式（）代入上列和的算式，經簡化可得三相電壓不平衡度的準確算式 （）及 ％ （）與此類似，三相電流不平衡度，也可用其相應公式計算。工程上為了估計某個不對稱負荷在公共連接點上造成的不平衡度，可用下列公式 ％ （）式中 ——負荷電流的負序分量 U——線電壓 ——公共連接點的短路容量上式是基于公共連接點與電源間的聯(lián)系阻抗（Z）的正序與負序阻抗相等。實際上 100％=*100％≈*100％=*100％因此式（）一般只能用于和發(fā)電廠或大的電機電氣距離較遠的場合。此時電機的阻抗只占聯(lián)系阻抗的一小部分，而阻抗中大部分為靜止元件（線路、變壓器）。對于接于相間的單相負荷為（MVA）時，其所引起的不平衡度可用更為簡單的公式計算： *100％ （）事實上，已知單相電流I時，由式（）很易求得負序電流和I的關系為，于是 *100％≈*100％=*100％式（）的使用條件同式（）。 三相不平衡的分析方案對三相不平衡問題的分析是關系到電能質量問題解決得一個重要環(huán)節(jié)，只有對所存在的三相不平衡問題進行正確的分析，才能清楚該三相不平衡問題的特性，進而采取相應的措施來解決這一電能問題。MATLAB是由美國mathworks公司發(fā)布的主要面對科學計算、可視化以及交互式程序設計的高科技計算環(huán)境。它將數(shù)值分析、矩陣計算、科學數(shù)據可視化以及非線性動態(tài)系統(tǒng)的建模和仿真等諸多強大功能集成在一個易于使用的視窗環(huán)境中，為科學研究、工程設計以及必須進行有效數(shù)值計算的眾多科學領域提供了一種全面的解決方案，并在很大程度上擺脫了傳統(tǒng)非交互式程序設計語言（如C、Fortran）的編輯模式，代表了當今國際科學計算軟件的先進水平。MATLAB的優(yōu)勢：工作平臺編譯環(huán)境十分友好，編譯語言簡單易用，數(shù)據的計算處理能力十分強大，圖形處理能力強大，模塊集合工具箱應用廣泛，程序的接口和發(fā)布平臺很實用，可以開發(fā)用戶界面。故而選擇MATLAB仿真可以直觀的分析三相不平衡問題?！? 三相電壓或電流不平衡會對電力系統(tǒng)和用戶造成一系列的危害，主要有：(1)降低變壓器的出力，危及配電變壓器的安全和壽命。(2)使電動機定子的銅耗增加，產生制動轉矩，從而降低電動機的最大轉矩和過載能力。(3)引起發(fā)電機的附加發(fā)熱和振動，危及安全運行和正常出力。(4)增加輸電線路的損耗。 此外，在低壓配電線路中，會影響計算機正常工作，引起照明電燈壽命縮短(電壓過高)或照度不足(電壓過低)以及電視機的損壞。對于通信系統(tǒng)，會增大干擾，影響正常通信質量。引起以負序分量為起動元件的多種保護發(fā)生誤動作(特別是當電網中同時存在諧波時)，對電網安全運行有嚴重威脅。本文主要針對三相不平衡對變壓器、電動機、發(fā)電機、輸電線路的危害進行分析與計算。 (1)降低配電變壓器出力對三相配電變壓器而言，其輸出容量為每相輸出容量之和，即:S=+由于三相變壓器繞組結構是按對稱運行情況下設計的，其每相繞組的電氣特性參數(shù)相同。當三相不平衡時，其允許最大出力只能按三相負載中最大一相不超過額定容量為限。 對三相不平衡運行的變壓器，由于其最大一相負載受到額定容量的限制，使最大輸出容量將大大降低，也就是說，降低了變壓器的利用率，同時，過載能力亦降低。(2)三相負載不平衡運行會造成配電變壓器零序電流過大，局部金屬件溫升增高。 我國的610kV配電變壓器大都采用Y/Y。聯(lián)結，低壓配電網格采用三相四線制，存在很多的單相負載，因此配電變壓器的三相不平衡運行是不可避免的。國標GB50052《供配電設計規(guī)范》、《變壓器運行規(guī)程》中都規(guī)定了Y/Y。接線的配電變壓器運行時中線電流不能超過變壓器相、線電流的25%，這是由變壓器的結構所決定的。中線電流的增加會引起變壓器損耗的增加，同時造成中性點電位的偏移。在三相負載不平衡運行下的變壓器，必然會產生零序電流。由于變壓器內部零序電流的存在就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是不考慮這些金屬構件為導磁部件，所以由此引起的磁滯和渦流損耗往往會造成這些部件發(fā)熱，致使變壓器局部金屬件溫度升高，嚴重時將導致變壓器運行事故。(3)危及配電變壓器的安全和壽命 零序電流在配電變壓器中引起的渦流損耗，將使得配電變壓器運行溫度升高，危及配電變壓器的安全和壽命。在實際工作中，負荷不平衡往往還伴隨著一、兩相過負荷，這樣很有可能燒壞配電變壓器。 由于變壓器負載不平衡引起電壓不對稱，此時存在著正相序、負相序、零相序三個電壓分量，當電動機投入運行后，負相序電勢就產生與正相序電勢相反的旋轉電勢，這個電勢起到制動的作用，由于正序電勢的磁場比負序電勢磁場大，電動機仍與正序磁場旋轉方向一致，但是由于負相序磁場的制動作用，使電動機輸出功率減少。如果電動機的中性線接零，還會有零序電流通過，這個零相序的電流會在繞組上消耗電能而使電動機溫度升高。另外，這個零相序電流還產生了一個脈動的磁場而消耗一定的無功功率。 綜上所述，在不平衡電壓作用下對感應電動機有如下影響：(1)定子的銅耗增加，其值為：；（2）負序磁場產生制動轉矩，從而降低電動機的最大轉矩和過載能力；(3)轉子的銅耗增加，而由于轉子與負序反轉磁場的轉差率較大，使集膚效應增強，更使轉子銅損增大；(4)正、反轉磁場相互作用，建立脈動轉矩，可能引起電動機的振動。(1)轉子附加損耗及發(fā)熱 發(fā)電機在不對稱運行時負序電流在氣隙中產生逆轉旋轉磁場，給轉子帶來了額外的損耗。這些損耗包括在激磁繞組里感應的100 Hz電流所引起的附加損耗以及在轉子表面由于感應的渦流所產生的附加表面損耗。如果同步發(fā)電機具有阻尼繞組，在阻尼繞組中也引起損耗。這些損耗造成轉子溫升的提高。一般說來，隱極發(fā)電機的轉子溫升較凸極發(fā)電機的情況嚴重，因為其激磁繞組就嵌在整塊轉子的槽中，轉子的表面損耗所產生的熱量部分地影響到激磁繞組的散熱。而在凸極發(fā)電機里，激磁繞組直接與空氣接觸，受轉子的表面損耗所產生的熱量的影響較小，特別是在有阻尼繞組的轉子里。此外，凸極機的轉子通風較好，散熱容易，激磁繞組的過熱問題就更小。因此，水輪發(fā)電機較汽輪發(fā)電機有較高的不平衡度允許值。 (2)附加力矩和振動 在不對稱負載時，由負序氣隙旋轉磁場與轉子激磁磁勢及由正序氣隙旋轉磁場與定子負序磁勢所產生的100 Hz的交變電磁力矩，將同時作用在轉子轉軸以及定子機座上，引起100 Hz的振動。運行和試驗表明，對汽輪發(fā)電機的附加振動很小，不是限制負序電流的主要因素。但是對于水輪發(fā)電機，在不對稱運行下，附加振動有時較大。當其定子鐵心或機座的自振頻率與100 Hz接近時，即使負序電流不大，附加振動也較大，此時就會成為限制負序電流的主要因素。 在三相四線制供電線路中，三相電流平衡時，線路功率損耗最小。三相電流不平衡時，線路功率增大的部分稱為線路的電流不平衡附加線損。本文通過對線路幾種情況的計算，可以進一步了解調整不平衡負荷對