柴油发电机三相电压不平衡的危害

——江苏玉柴发电机组

三相电压不平衡是指各相之间电压对称或相角不相等，造成不平衡的原因是由于各相负载不平衡所致，属于基波负荷配置问。

GB/T15543-1995《电能质量三相电压允许不平衡度》适用于交流额定频率为50Hz，该标准规定:电力系统公共连接点正常运行方式下不平衡度允许值为2，短时间不得超过4。三相电压不平衡造成哪些影响,

一、对用电设备的影响

1、各相之间的不平衡会导致用电设备使用寿命缩短，加速设备部件更换频率，增加设备维护的成本;

2、三相电压不平衡的发生将导致达到数倍电流不平衡的发生，诱导电动机中逆扭矩增加，从而使电动机的温度上升、能耗增加、效率下降、发生震动、输出亏耗等影响;

3、断路器允许电流的余量减少，当负载变更或交替时容易发生超载、短路现象;

4、中性线中流入过大的不平衡电流，导致中性线增粗。

二、对线损的影响

1、三相四线制结线方式，当三相负荷平衡时线损最小;

2、当一相负荷重，两相负荷轻的情况下线损增量较小;

3、当一相负荷重，一相负荷轻，而第三相的负荷为平均负荷的情况下线损增量较大;

4、当一相负荷轻，两相负荷重的情况下线损增量最大。当三相负荷不平衡时，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。

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三相电压不平衡

三相电压不平衡

一( 基本术语定义

1. 电压不平衡(voltage unbalance)

三相电压在幅值上不同或相位差不是120。，或两者都有。 2. 不平衡度(unbalance factor)

三相电力系统中三相不平衡的程度。有电压、电流的负序不平衡度和零序

不平衡度分别用电压、电流负序基波分量或零序基波分量与正序基波分量

的方均根值百分比表示。

3. 公共连接点(point of common coupling)

电力系统中一个以上用户的连接处。

4. 瞬时(instantaneous)

用于量化短时间变化持续时间的修饰词，其时间范围为工频0.5周波30

周波。

5. 暂时(momentary)

用于量化短时间变化持续时间的修饰词，其时间范围为工频30周波3s。 6. 短时(temporary)

用于量化短时间变化持续时间的修饰词，其时间范围为工频3s 1min。 二( 电压不平衡度限值

1. 电力系统公共连接点电压不平衡度限值为:

电网正常运行时，负序电压不平衡度不超过2%，短时不得超过4%;

低压系统零序电压限值暂不作规定，但各相电压必须满足GB,T 12325的

要求。

(低压系统是指标称电压不大于1kV的供电系统。)

2. 接于公共连接点的每个用户引起该点负序电压不平衡度允许值一般为

1(3,，短时不超过2(6,。

根据连接点的负荷状况以及邻近发电机、继电保护和自动装置安全运行要

求，该允许值可作适当变动，但必须满足4(1的规定。

三( 用户引起的电压不平衡度允许值换算

负序电压不平衡度允许值一般可根据连接点的正常最小短路容量换算为

相应的负序电流值作为分析或测算依据，邻近大型旋转电机的用户其负序

电流值换算时应考虑旋转电机的负序阻抗。

四( 不平衡度的测量和取值

1. 测量条件

测量应在电力系统正常运行的最小方式(或较小方式)下，不平衡负荷处于

正常、连续工作状态下进行，并保证不平衡负荷的最大工作周期包含在内。 2. 测量时间

对于电力系统的公共连接点，测量持续时间取一周(168 h)，每个不平衡

度的测量间隔可为1min的整数倍;对于波动负荷，可取正常工作日24 h

持续测量，每个不平衡度的测量间隔为1min。

3. 测量取值

对于电力系统的公共连接点，供电电压负序不平衡度测量值的10 min方均根值的95,概率大值应不大于2,，所有测量值中的最大值不大于4,。对日波动不平衡负荷，供电电压负序不平衡度测量值的1min方均根值的95,概率大值应不大于2,，所有测量值中的最大值不大于4,。 对于日波动不平衡负荷也可以时间取值:日累计大于2,的时间不超过 72 min，且每30min中大于2,的时间不超过5 min。

4. 不平衡度测量仪器应满足本标准的测量要求

仪器记录周期为3 s，按方均根取值。电压输入信号基波分量的每次测量取10个周波的间隔。对于离散采样的测量仪器推荐按下式计算:

m12,,,,k mk1,

式中:

,:在3 s内第k次取得的不平衡度; k

mm,6:在3 s内均匀间隔取值次数();

测量取值中10 min或1min方均根值系由所有记录周期的方均根值的算术平均求取。

5. 仪器的不平衡度测量误差:

电压不平衡度的测量误差应满足下式规定:

,,,,0.2% UUN

式中:

,:电压不平衡度实际值; UN

,:电压不平衡度的仪器测量值; U

电流不平衡度的测量误差应满足下式规定:

,,,,1%IIN

式中:

,:电流不平衡度实际值; IN

,:电流不平衡度的仪器测量值; I

五( 不平衡度的表达式

U,2,100%,，U2,U,1

, U0,,100%,，U0,U1,式中:

U:三相电压的正序分量方均根值; 1

U:三相电压的负序分量方均根值; 2

U:三相电压的零序分量方均根值; 0

六( 不平衡度的准确计算式

1. 在三相系统中，通过测量获得三相电量的幅值和相位后应用对称分量法

分别求出正序分量、负序分量和零序分量，由式(A(1)求出不平衡度。

2. 在没有零序分量的三相系统中，当已知三相量a、b、c时也可以用下式

求负序不平衡度:

136,,L

,,，100%2 136，,L

式中:

4442222Labcabc,，，，，()/()

七( 不平衡度的近似计算式

1. 设公共连接点的正序阻抗与负序阻抗相等，则负序电压不平衡度为:

3IU2L,,，100%U2 SK

式中:

I:负序电流值; 2

S:公共连接点的三相短路容量; K

U:线电压; L

2. 相间单相负荷引起的负序电压不平衡度可近似为:

SL,,，100%2U SK

式中:

S:单相负荷容量;L

三相电压不平衡的测量

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。

三相电压允许不平衡度

三相电压允许不平衡度

1 主题内容与适用范围

本标准规定了三相电压不平衡度的允许值及其计算测量和取值方法。

本标准适用于交流额定频率为50Hz电力系统正常运行方式下由于负序分量而引起的公共连接点的电压不平衡

2 术语符号

2.1 不平衡度? unbalance factor?

指三相电力系统中三相不平衡的程度，用电压或电流负序分量与正序分量的方均根值百分比表示。电压或电流不平衡度分别用?U或?I表示。

2.2 正序分量Positive-sequence component

将不平衡的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。

2.3 负序分量negative-sequence component

将不平衡的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。

2.4 公共连接点point of common coupling

电力系统中一个以上用户的连接处。

3 电压不平衡度允许值

3.1 电力系统公共连接点正常电压不平衡度允许值为2%，短时不得超过4%(取值见附录A)。 电气设备额定工况的电压允许不平衡度和负序电流允许值仍由各自标准规定例如旋转电机按GB755《旋转电机基本技术要求》规定。

3.2 接于公共接点的每个用户，引起该点正常电压不平衡度允许值一般为1.3%， 根据连接点的负荷状况，邻近发电机、继电保护和自动装置安全运行要求，可作适当变动，但必须满足3.1条的规定。

4 用户引起的电压不平衡度允许值换算

电压不平衡度允许值一般可根据连接点的正常最小短路容量换算为相应的负序电流值，作为分析或测算依据；邻近大型旋转电机的用户，其负序电流值换算时应考虑旋转电机的负序阻抗。有关不平衡度的计算见附录B。

5 不平衡度的测量(见附录A)

三相电压不平衡度

三相电压不平衡度是指三相系统中三相电压的不平衡程度，用电压或电流负序分量与正序分量的均方根百分比表示。三相电压不平衡（即存在负序分量）会引起继电保护误动、电机附加振动力矩和发热。额定转矩的电动机，如长期在负序电压含量4%的状态下运行，由于发热，电动机绝缘的寿命将会降低一半，若某相电压高于额定电压，其运行寿命的下降将更加严重。

我国目前执行的GB/T 15543—1995《三相电压允许不平衡度》规定了电力系统公共连接点正常电压不平衡度允许值为2%，同时规定了短时的不平衡度不得超过4%，其短时允许值的概念是指任何时刻均不能超过的限制值，以保证继电保护和自动装置正确动作。对接入公共连接点的每个用户引起该点正常电压不平衡度允许值一般为1.3% 。

大部分用户在使用过程中发生的三相电力不平衡主要原因如下：

1）太偏重于单相负载使各相之间发生不平衡；

2）系统的无效电力，高次谐波电流使各相之间发生不平衡；

3）机器接触端子及电缆接触不良导致另外的不平衡；

4）外部环境的人力，电力导致不平衡的发生；

三相不平衡对负载的影响：

1） 电压不平衡的发生导致达到数倍的电流不平衡的发生；

2） 诱导电动机中逆扭矩增加使温度上升，效率降低，损失增加，发生震动，输出节减等影响；

3） 各相之间不平衡的发生带来缩短机器寿命和加快机器及部品交替周期和增加了设备维持补修的费用；

4） 断路器容许电流的余量减少，负载变更时或负载交替时发生超载、短路；

5） 中性线中流入过大的不平衡电流所以中性线增粗；

三相负载不平衡运行对变压器的危害

1） 三相负载不平衡将增加变压器的损耗；

2） 三相负载不平衡运行会造成变压器零序电流过大，局部金属件温升增高； 三相负荷不平衡对线损的影响

采用三相四线制供电方式，由于用户较为分散，线路较长，如果三相负荷不平衡，将直接增加电能在线路的损耗：当三相负荷平衡时线损最小；当一相负荷重，两相负荷轻的情况下线损增量较小。

当一相负荷重，一相负荷轻，而第三相的负荷为平均负荷的情况下线损增量较大；当一相负荷轻，两相负荷重的情况下线损增量最大。

当三相负荷不平衡时，不论何种负荷分配情况，电流不平衡度越大，线损增量也越大。

为此在三相四线制的低压网络运行中，应经常测量三相负荷并进行调整，使之平衡，这是降损节能的一项有效措施，对于输送距离比较远的配电线路来说，效果尤为显著

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