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三相电压不平衡定义及测量

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  • 发布时间:2016/7/25 16:29:42
  • 作者:xjp_yinhe

  电力系统在正常运行方式下,供电环节的不平衡或用电环节的不平衡都可以导致电力系统的三相电压不平衡,三相电压不平衡将会导致用电设备的异常以及很多危害,本文详细介绍三相电压不平衡的定义及其测量。

三相电压不平衡定义

  根据IEC61000-4-30电压不平衡定义:三相系统中,线电压的基波有效值互不相等,或线电压之间的相角差不相等。

  下图为三相交流电力系统中三相电压为不同幅值,相角互差不等于120°

三相不平衡交流电压波形图及基波矢量图

三相不平衡交流电压波形图及基波矢量图

  下图为理想的三相交流电力系统中三相电压为同一幅值,相角互差120°

理想的三相交流电压波形图及基波矢量图

理想的三相交流电压波形图及基波矢量图

产生三相电压不平衡原因及其危害

  产生三相电压不平衡原因主要是:单相负载,单相大容量负载如电气化铁路、电弧炉、电焊机等,在系统中容量与电气位置分布不合理(如:电气化铁路牵引供电;三相电网某一相或两相接有大功率负载,出现电压不平衡)。

  三相不平衡电压由不平衡电流引起,电网中的负序电压,由电网中不平衡负载上流动的负序电流而引起,电网中的零序电压,由电网中不平衡负载上流动的零序电流而引起,三角形连接的变压器可以阻止零序不平衡电压的传播,零序电压可能影响以线一零为方式连接的三相设备,但对大多数以线一线方式连接的三相设备无影响。

  三相不平衡的危害:供电电压不平衡将使电气设备(如电动机)热损耗增加、发生振动,保护、控制设备可能受到干扰,如多相换流器直流端将产生纹波分量,交流输出端产生非特征谐波等不正常现象的发生,严重的直接损坏电气设备。

三相电压不平衡的测量

  三相电压不平衡IEC标准算法:

  测量三相电压的基波幅值与相角,计算不平衡度:

  设三相基波电压

  正序分量:

  负序分量:

  测量计算公式:

  负序不平衡度:

  三相电压不平衡的测量中需要主要的问题:

  负序、零序不平衡度必须以10周期时间间隔对基波成分(50Hz)由对称分量法进行计算,应采用滤波器或DFT算法,将谐波的影响降至最小;由三相有效值计算不平衡度的简便算法没有考虑相角不平衡因数,谐波电压的存在将导致错误的不平衡度测量结果。电机系统中零序分量将受3次谐波电压的影响而增加,负序分量将受5次谐波电压的影响而增加。这些额外增加的量对设备的影响和基波频率的不平衡度造成的影响并不相同。

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