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電路三相不平衡的危害

對配電變壓器的影響

(1)三相負荷不平衡將增加變壓器的損耗:

變壓器的損耗包括空載損耗和負荷損耗。正常情況下變壓器運行電壓基本不變,即空載損耗是一個恒量。而負荷損耗則隨變壓器運行負荷的變化而變化,且與負荷電流的平方成正比。當三相負荷不平衡運行時,變壓器的負荷損耗可看成三只單相變壓器的負荷損耗之和。

從數(shù)學定理中我們知道:假設a、b、c 3個數(shù)都大于或等于零,那么a+b+c≥33√abc 。 

當a=b=c時,代數(shù)和a+b+c取得最小值:a+b+c=33√abc 。 

因此我們可以假設變壓器的三相損耗分別為:Qa=Ia2 R、Qb= Ib2 R 、Qc =Ic2 R,式中Ia、Ib、Ic分別為變壓器二次負荷相電流,R為變壓器的相電阻。則變壓器的損耗表達式如下: 

Qa+Qb+Qc≥33√〔(Ia2 R)(Ib2 R)(Ic2 R)〕

由此可知,變壓器的在負荷不變的情況下,當Ia=Ib=Ic時,即三相負荷達到平衡時,變壓器的損耗最小。

則變壓器損耗:

當變壓器三相平衡運行時,即Ia=Ib=Ic=I時,Qa+Qb+Qc=3I2R;

當變壓器運行在最大不平衡時,即Ia=3I,Ib=Ic=0時,Qa=(3I)2R=9I2R=3(3I2R);

即最大不平衡時的變損是平衡時的3倍。

(2)三相負荷不平衡可能造成燒毀變壓器的嚴重后果:

上述不平衡時重負荷相電流過大(增為3倍),超載過多,可能造成繞組和變壓器油的過熱。繞組過熱,絕緣老化加快;變壓器油過熱,引起油質(zhì)劣化,迅速降低變壓器的絕緣性能,減少變壓器壽命(溫度每升高8℃,使用年限將減少一半),甚至燒毀繞組。

(3)三相負荷不平衡運行會造成變壓器零序電流過大,局部金屬件溫升增高:

在三相負荷不平衡運行下的變壓器,必然會產(chǎn)生零序電流,而變壓器內(nèi)部零序電流的存在,會在鐵芯中產(chǎn)生零序磁通,這些零序磁通就會在變壓器的油箱壁或其他金屬構(gòu)件中構(gòu)成回路。但配電變壓器設計時不考慮這些金屬構(gòu)件為導磁部件,則由此引起的磁滯和渦流損耗使這些部件發(fā)熱,致使變壓器局部金屬件溫度異常升高,嚴重時將導致變壓器運行事故。


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