I. Wat is drie-fasige onbalans?
De term 'drie-fasige onbalans' verwijst gewoonlijk naar de ongelijke vermogensbelasting over elk van de drie spanningvoerende draden. De formule voor het berekenen van het vermogen is als volgt:
De formule voor de berekening van het vermogen laat zien dat de vermogensgrootte wordt bepaald door spanning, stroom en arbeidsfactor. Drie-spanningsschommelingen en -afwijkingen in drie fasen zijn minimaal en blijven feitelijk constant. In typische drie--circuits, waar twee--apparatuur de overhand heeft, blijft de drie--vermogensfactor vrijwel uniform. Het monitoren van drie-fasestromen maakt dus een nauwkeurige beoordeling van de systeembalans mogelijk.
II. Meetindicatoren
De nationale norm (bijvoorbeeld GB/T 15543-2019 "Driefasige spanningsonbalans") definieert:
1. Beoordelingscriteria voor spanningsonbalans:
De toegestane waarden worden meestal gespecificeerd als:
De mate van onbalans in drie- fasen is kleiner dan of gelijk aan 2% tijdens normaal gebruik, en de gebruikerskant mag kleiner dan of gelijk zijn aan 3%
.
2. Huidige beoordelingscriteria voor onevenwichtigheden:
Imax is de maximale stroom onder de drie-fasestromen, en Iavg is de gemiddelde stroom.
De algemene vereiste is dat de drie-stroomonbalans kleiner dan of gelijk aan 10% moet zijn, terwijl deze voor speciale apparatuur zoals motoren kleiner dan of gelijk aan 5% moet zijn.
III. Oorzaken van voorkomen
Wanneer er sprake is van een onbalans in drie- fasen, moeten we geschikte behandelmethoden selecteren op basis van de overeenkomstige oorzaken. Over het algemeen zijn de belangrijkste redenen voor onbalans in drie- fasen een ongelijkmatige verdeling van de belasting over de drie fasen, aardfouten, faselijnbreuken, resonantie en inconsistente vermogensfactoren over de fasen.
Oorzaken van driefasige spanningsonbalans
De voornaamste oorzaken van onbalans in de drie-spanningsspanning in voedingssystemen zijn onbalans in belasting en onbalans in systeemimpedantie. Onbalans in de belasting is de hoofdoorzaak van onbalans in de drie--spanning, met opmerkelijke een-fasige belastingen, waaronder elektrische locomotieven en lasmachines. In energiesystemen vertonen drie-fasige generatoren en transformatoren een goede symmetrie en hebben ze geen invloed op de drie-fasige spanningsonbalans. Daarom wordt een onbalans in de systeemimpedantie voornamelijk veroorzaakt door een ongebalanceerde impedantie van de voedingslijn. Wanneer drie{9}}fasegeleiders (bovengrondse lijnen of kabels) horizontaal of verticaal zijn gerangschikt, moeten faseverschuivingsmaatregelen-worden geïmplementeerd om de drie-fase-impedantiebalans te behouden.
Oorzaken van driefasige stroomonbalans
De belangrijkste oorzaken van drie{0}}-fasige spanningsonbalans in het elektriciteitssysteem zijn eenfasige belasting (bijvoorbeeld verlichting, huishoudelijke apparaten) geconcentreerd op één fase en drie--fasige apparatuurstoringen (bijvoorbeeld kortsluiting in de motorwikkeling).
IV. Gevaren en beheersing van onevenwicht in drie- fasen
- Gevaren en beheersing van driefasige spanningsonbalans
1. Gevaren veroorzaakt door driefasige spanningsonbalans
(1) Wanneer de transformator zich in ongebalanceerde belasting bevindt, is één fasespanning op volledige belasting, terwijl de andere twee fasen dat niet zijn, waardoor de transformatorcapaciteit niet volledig wordt benut. Ondertussen verkeert de transformator lange tijd in ongebalanceerde belasting, waardoor lokale oververhitting ontstaat en de levensduur wordt verkort.
(2) In een drie- ongebalanceerd voedingssysteem genereert negatieve sequentiestroom extra verliezen, waardoor de lijnverliezen en de spanningsval toenemen. Bovendien vergroot het de interferentie met communicatiesystemen, waardoor de normale communicatiekwaliteit in gevaar komt.
(3) Hierdoor kan de relaisbescherming defect raken.
(4) Gevoelige belastingen kunnen storingen veroorzaken.
(5) De negatieve sequentiecomponent verhoogt de koperverliezen in de stator en rotor van de motor, waardoor oververhitting en versnelde veroudering van de isolatie ontstaat, waardoor de operationele levensduur wordt verkort.
2. Maatregelen voor het corrigeren van driefasige spanningsonbalans
(1) Geef eerst prioriteit aan drie-fasige symmetrische elektrische apparatuur.
(2) Verdeel voor enkelfasige belastingen- deze redelijk over de drie fasen om een optimale belastingsbalans over alle fasen te bereiken.
(3) Wanneer eenfasige belastingen niet goed kunnen worden verdeeld in een driefasig systeem, moeten ze worden aangesloten op verschillende voedingspunten.
(4) Voor een-fasige belastingen met een hoge stroomvraag wordt een speciale een-fasige transformator gebruikt om stroom te leveren.
(5) Installeer drie-fasenbalanceringsapparatuur.
- Gevaren en beheersing van stroomonevenwicht in drie- fasen
1. Gevaren veroorzaakt door stroomonevenwicht in drie- fasen
In het dagelijks leven zijn er talloze een-fasige en drie-fasige belastingen aanwezig. Als de neutrale lijn (N-lijn) en de beschermende aardleiding (PE-lijn) worden gedeeld, zou dit gelijk staan aan het aansluiten van een groot aantal een-fasige en drie-fasige apparaten op een TN-C-voedingssysteem. Wat zouden de gevolgen zijn?
Drie--onbalans in drie fasen verhoogt de stroom van de neutrale lijn, verhoogt het potentiaal van de neutrale lijn en verhoogt de lijnverliezen. Vooral een onderbroken neutrale lijn veroorzaakt aanzienlijke spanningspieken in de ene fase en aanzienlijke spanningsdalingen in een andere. De overbelaste fase kan schade oplopen, terwijl apparatuur in de onder- onderspanningsfase onbruikbaar wordt.
Drie{0}}onbalans in drie fasen verhoogt de verliezen in de transformator, omdat het vermogensverlies in distributietransformatoren varieert afhankelijk van de onbalans in de belasting. Het veroorzaakt ook grotere spanningsafwijkingen over alle drie de fasen, waardoor de efficiëntie van aangesloten elektrische apparaten afneemt.
(1) Wanneer de drie-fasestroom uit balans is
Bij talloze een{0}}fasige apparaten is het handhaven van een constante drie-fasige belastingsbalans onmogelijk. Wanneer deze uit balans is, vloeit er een ongebalanceerde stroom door de neutrale lijn, waardoor spanningsschommelingen ontstaan. Het spanningsniveau hangt af van de stroom en weerstand van de neutrale lijn.-Hogere stroom en weerstand resulteren in een hogere spanning.
Als de neutrale en aardedraden worden gedeeld, wordt de behuizing van de apparatuur geëlektrificeerd zodra de drie- ongebalanceerde driefasige neutrale lijn wordt bekrachtigd. Deze spanning kan variëren van enkele volt tot tientallen volt. Hoewel deze spanning niet hoog is, kan deze een elektrische boog genereren, waardoor brandbare of explosieve materialen kunnen ontbranden en brand kan ontstaan.
Wanneer bijvoorbeeld een driefasige ventilator op een stalen hoekbeugel is gemonteerd die aan de grond (of een metalen platform) is bevestigd, kan er elektrische stroom uit de behuizing van de ventilator door de beugel naar de aarde stromen. Als de schroeven van de beugel los zitten en de motor trilt, kan er een elektrische boog ontstaan op de contactpunten van de schroeven. Als er brandbare of explosieve materialen in de buurt zijn, kan er brand ontstaan.
(2) Een-fasige breuk van de neutrale draad van apparatuur
Het wordt algemeen erkend dat een kapotte neutrale draad het mogelijk maakt dat stroom via elektrische apparaten naar de nulleider wordt overgebracht, wat resulteert in een nulleider. Als de neutrale hoofddraad in een huishoudelijk circuit wordt doorgesneden en de nulleider dezelfde aardedraad deelt, komen alle behuizingen van elektrische apparatuur in het huishouden onder spanning te staan, wat een aanzienlijk veiligheidsrisico met zich meebrengt.
(3) De neutrale draad is gebroken.
Een gebroken neutrale lijn in het voedingssysteem, gecombineerd met ongebalanceerde drie-fasige belastingen, kan ervoor zorgen dat de neutrale lijn aarding verliest en resulteert in een ernstige afwijking van het neutrale punt. Dit leidt uiteindelijk tot een volledige drie--fase-spanningsasymmetrie, waarbij de spanning van fase A kan dalen tot meer dan 100 volt, de spanning van fase B kan oplopen tot 300 volt en de neutrale lijnspanning ook enkele tientallen volt kan bereiken.
2. Maatregelen voor het corrigeren van drie-stroomonevenwichtigheden
(1) Herverdeling van de belasting, waarbij enkel- enkelfasige belastingen gelijkmatig worden verdeeld over drie- systemen.
(2) Automatische reactieve vermogenscompensatie- en balanceringsapparatuur installeren.
(3) Evenwichtige integratie van gedistribueerde energiebronnen.
(4) Bewaking en waarschuwing: installeer slimme bewakingsapparatuur (bijvoorbeeld slimme gateways of energiemeetmodules) in het stroomdistributiesysteem om continu de drie-stroom-/spanningsbalans te bewaken.
Daarom moet de drie--fasebelasting in een laag- distributiesysteem met lage spanning in evenwicht zijn, waarbij het capaciteitsverschil tussen de fasen niet groter mag zijn dan 15%. Met andere woorden: de maximale fasebelasting mag niet groter zijn dan 1,15 keer de gemiddelde drie- driefasige belasting.
V. Conclusie
De impact van een onbalans in drie- fasen staat niet op zichzelf, maar vormt een vicieuze cirkel van de "netkant" naar de "apparatuurzijde": "verhoogde systeemverliezen → defecten aan apparatuur → fluctuaties in de belasting → verslechterende onbalans." Daarom vereisen praktische toepassingen maatregelen zoals "het optimaliseren van de belastingsverdeling tijdens de ontwerpfase, real- monitoring tijdens bedrijf en het installeren van balanceringscompensatie-apparaten" om de onbalans binnen de nationale normen te houden, waardoor de gevaren bij de bron worden verminderd.