電能質量:三相電壓不平衡

1.三相電力系統(tǒng)

目前各國的供電系統(tǒng)幾乎都采用三相制供電系統(tǒng),該系統(tǒng)三相電源具有相同幅值且初相各互差120°。這樣的理想電力系統(tǒng)被成為對稱或平衡的,但實際,往往有各種因素導致其中的一或兩個條件不滿足,則稱為不對稱或不平衡系統(tǒng)。

2.三相電壓不平衡

IEC61000-4-30標準中規(guī)定不平衡定義,三相系統(tǒng)中,線電壓的基波有效值互不相等或線電壓之間的相角互不相等。通常單相大容量負荷如電弧焊、電焊機等子系統(tǒng)中容量與電氣位置不合理導致不平衡,如三相電網(wǎng)某一相或兩相接入大功率負載,出現(xiàn)電壓不平衡。

3.三相對稱系統(tǒng)

對稱三相系統(tǒng)(ABC),可由一個矢量表示。

正序:三相幅值相同,各相間電壓差120°,過零順序a-b-c

負序:三相幅值相同,各相間電壓差120°,過零順序a-c-b

零序:三相幅值相同,各相間無相位差

正序/負序/零序系統(tǒng)

以上變換可通俗解釋成:

正序分量=(A相矢量+B相矢量逆時針旋轉120°+C相矢量旋轉逆時針240°)/3

負序分量=(A相矢量+B相矢量逆時針旋轉240°+C相矢量旋轉逆時針120°)/3

零序分量=(A相矢量+B相矢量+C相矢量)/3

4.三相不平衡測量

系統(tǒng)處于三相不平衡運行時,其電壓、電流中含有大量的負序分量,不平衡電壓是由不平衡電流引起:

負序電壓:電網(wǎng)中不平衡負載上流動的負序電流引起

零序電壓:電網(wǎng)中不平衡負載上流動的零序電流引起

5.電壓不平衡程度

將三相電分解出正序分量、負序分量和零序分量,即可用各分量定義三相的不平衡度。

負序不平衡度=負序分量rms值/正序分量rms值的百分比表示

零序不平衡度=零序分量rms值/正序分量rms值的百分比表示

完全平衡系統(tǒng),僅有正序或負序分量。不平衡的系統(tǒng),同時存在正序、負序或正序。負序、零序等。

6.三相不平衡用例

在判斷電路故障時,可以通過正序、負序和零序分量判斷故障原因:

系統(tǒng)只有正序分量:正常工作或三相短路;

系統(tǒng)三個分量都有:可能是單相接地或兩相短路接地;

系統(tǒng)只有正序和負序分量:可能是兩相短路或3V3A接線方式。

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