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三相不平衡度

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  • 发布时间:2013/9/18 15:50:15
  • 作者:银河电气

  三相不平衡度在三相电力系统中指三相不平衡的程度,用电压、电流的负序基波分量或零序基波分量与正序基波分量的方均根百分比表示。


三相不平衡度定义

  国家标准《GB/T15543-2008 电能质量 三相电压不平衡》(下称“国标”)对三相不平衡度及相关定义如下:

  不平衡度 unbalance factor

  在三相电力系统中三相不平衡的程度,用电压、电流的负序基波分量或零序基波分量与正序基波分量的方均根百分比表示。电压、电流的负序不平衡度和零序不平衡度分别用εu2、εu0、εi2、εi0表示。

  电压不平衡 voltage factor

  三相电压在幅值上不同或相位差不是120°,或兼而有之。

  正序分量 positive-sequence component

  将不平衡三相系统的电量按对称分量法分解后其正序对称系统中的分量。

  负序分量 negative-sequence component

  将不平衡三相系统的电量按对称分量法分解后其负序对称系统中的分量。

  零序分量 zero-sequence component

  将不平衡三相系统的电量按对称分量法分解后其零序对称系统中的分量。

  公共连接点 point of common coupling

  电力系统中一个以上用户的连接处。

电压三相不平衡度限值

  电网正常运行时,公共连接点电压不平衡度限值为:

  εU2≯2%,短时(3s~1min)εU2≯4%。

  接于公共连接点的每个用户引起的电压不平衡度限值为:

  εU2≯1.3%,短时(3s~1min)εU2≯2.6%。

三相不平衡度不同的计算方法

  国标定义的三相不平衡度需要知道三相相电压的大小和相位,运算较复杂。此外,在三相三线制系统中,相电压不易测量,电机试验电参数测量多数属于这种情况,可参考其它相关标准。以下汇集了国标及相关标准对三相不平衡度的计算方法。

1、三相不平衡度的国标计算方法

  三相电压不平衡度包括三相电压零序不平衡度和三相电压负序不平衡度,分别为零序分量与正序分量的比值及负序分量与正序分量的比值。  

  对称分量法表示的三相不平衡度

  注:εu0表示三相电压零序不平衡度,εu2表示三相电压负序不平衡度,U0、U1、U2分别表示三相电压的零序分量、正序分量和负序分量。

2、三相不平衡度的国标简化计算方法

  在三相三线制系统中,没有零序分量。对于没有零序分量的三相系统,国标推荐的三相不平衡度的简化计算方法如下:

  无零序分量时的负序分量计算方法

  注:ε2表示三相负序不平衡度,a、b、c分别表示三相电压或电流的基波分量的有效值。

3、三相不平衡度的IEEE std 936-1987计算方法

  IEEE std 936-1987定义的电压不平衡度为相电压不平衡率(PVUR),PVUR等于三相相电压中的最大方均根电压与最小方均根电压的差值与平均相电压方均根值的比值:

  PVUR936

  注:UA、UB、UC分别为三相相电压的有效值(不是基波分量有效值,但在电网中,电压的有效值与基波分量有效值非常接近,实际运算也可用基波有效值替代)。

4、三相不平衡度的IEEE std 112-1991计算方法

  IEEE std 112-1991定义的电压不平衡度为相电压不平衡率(PVUR),PVUR等于三相相电压方均根值与三相相电压方均根值的平均值之差的最大值与三相相电压方均根值的平均值的比值:

  PVUR112

5、三相不平衡度的美国电器制造商协会(NEMA)计算方法

  NEMA定义的电压不平衡度为线电压不平衡率(LVUR),LVUR的定义与IEEE std 112-1991类似,只不过将相电压换为线电压:

  LVUR_NEMA

6、三相不平衡度的国际大电网委员会(GIGRE)计算方法

  国际大电网委员会定义的电压不平衡度为线电压不平衡率(LVUR),其计算式与国标简化计算方法相同:

  GIGRE

  因为线电压必定不包含零序分量,因此,国标的简化算法与GIGRE算法是完全相符的,实际上都是属于对称分量法在不含零序分量时的推导结果,因此,可以看作是国标的特例。

三相不平衡度对测量仪器的要求

  电压不平衡度测量误差应满足下式的规定:

  电压不平衡度误差限值

  电流不平衡度测量误差应满足下式的规定:

  电流不平衡度误差限值

  WP4000变频功率分析仪的上位机扩展软件包(如:电能质量分析仪模块)包含上述所有标准的计算方法,用户可根据相关行业标准及自身需要进行选择。对于电机试验而言,由于大多采用三相三线制供电,测量的电压为线电压、无零序分量,无中性线、电流无零序分量,推荐采用国标简化算法。

  此外,对称分量法只适用于正弦量的分析,对于非正弦的变频电量,可对其基波分量采用对称分量法计算其三相不平衡度。

WP4000变频功率分析仪三相不平衡度测试界面

图. WP4000变频功率分析仪三相不平衡度测试界面


  作者:AnyWay中国

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