1.对配电变压器的影响
(1)三相负载不平衡会增加变压器的损耗:
变压器的损耗包括空载损耗和负载损耗。一般情况下,变压器的运行电压基本恒定,即空载损耗为常数。然而,负载损耗随变压器运行负载而变化,并与负载电流的平方成正比。当三相负载不平衡时,变压器的负载损耗可视为三台单相变压器的负载损耗之和。
从数学定理我们知道,如果A,B,c 3的数都大于等于零,那么a+b+c≥33√abc。
当a=b=c时,代数和a+b+c得到最小值:a+b+c=33√abc。
因此,我们可以假设变压器的三相损耗为Qa=Ia2 R,Qb= Ib2 R,Qc =Ic2 R,其中Ia,Ib,Ic为变压器的二次负载相电流,R为变压器的相电阻。变压器的损耗表达式如下:
QA+q b+ Qc≥33√(ia2r)(ib2r)(ic2r)と
因此,当变压器的负载一定,Ia=Ib=Ic时,即三相负载平衡时,变压器的损耗最小。
变压器损耗:
变压器三相平衡运行时,即Ia=Ib=Ic=I,Qa+q b+Qc = 3I2R;
当变压器以最大不平衡运行时,即Ia=3I,Ib=Ic=0,Qa=(3I)2R=9I2R=3(3I2R)
也就是说,最大不平衡时的损失是平衡时的三倍。
(2)三相负载不平衡可能造成烧毁变压器的严重后果:
出现上述不平衡时,重负载相电流过大(增至3倍),过载过多,可能造成绕组和变压器油过热。绕组过热,绝缘老化速度加快;变压器的油过热,导致油质恶化,迅速降低变压器的绝缘性能,降低变压器的使用寿命(温度每升高8℃,使用寿命就会减少一半),甚至烧毁绕组。
(3)三相负荷不平衡运行会引起变压器零序电流过大,增加局部金属部件的温升;
变压器在三相负荷不平衡运行下,必然会产生零序电流,而变压器内部零序电流的存在会在铁芯中产生零序磁通,在油箱壁或变压器的其他金属部件中形成回路。但是,当配电变压器在设计时没有考虑到这些金属部件是磁性部件时,由此产生的磁滞和涡流损耗会使这些部件发热,导致变压器局部金属部件温度异常升高,严重时会导致变压器运行事故。
2.对高压线的影响
1)增加高压线路的损耗:
当低压侧三相负荷平衡时,6 ~ 10 kV的高压侧也是平衡的,假设高压线每相电流为I,其功率损耗为:δδP1 = 3I2R。
低压电网中三相负荷的不平衡会反映到高压侧。最大不平衡时,对应的高压相为1.5I,其他两相为0.75i,功率损耗为:
δP2 = 2(0.75 I)2R+(1.5I)2R = 3.375 i2r = 1.125(3I2R)
也就是说,高压线上的功率损耗增加了12.5%。
(2)增加高压线路跳闸次数,降低开关柜的使用寿命;
我们知道高压线路的过流故障占了相当大的比例,原因就是电流过大。低压电网三相负荷不平衡可能导致高压相电流过大,导致高压线路跳闸停电,造成大面积停电。同时,变电站开关设备频繁跳闸会降低使用寿命。
3.对配电盘和低压线路的影响
(1)三相负荷不平衡会增加线损:
三相四线供电线路中,负载均匀分布到三相,每相电流为I,零线电流为零,其功率损耗为:δδP1 = 3I2R。
在最大不平衡时,即一相为3I,另外两相为零,零线电流为3I,功率损耗为:
δP2 = 2(3I)2R = 18I2R = 6(3I2R)
也就是说,最大不平衡情况下的功率损耗是平衡情况下的6倍。换句话说,如果最大不平衡情况下的月损耗为1200千瓦时,平衡情况下的损耗仅为200千瓦时。由此可见,调整三相负载的降损潜力。
(2)三相负载不平衡可能导致断路、烧毁开关设备等严重后果:
出现上述不平衡时,重载相电流过大(增加到3倍),过载过多。由于发热值Q=0.24I2Rt,如果电流增加3倍,发热值将增加9倍,这可能导致该相导线的温度线性上升,从而烧坏。又由于中性导体的截面一般应为相导体截面的50%,但在选择时,往往有些过小,接头质量不好,使导体电阻增大。中性线烧坏的概率更高。
同理,在配电盘上,开关的重载相和触点装置的重载相被烧坏,导致整机损坏等严重后果。
4.对供电企业的影响
电力直供到户会导致低压电网的巨大损耗,降低供电企业的经济效益,甚至造成供电企业亏损经营。农电工承包区域的线损,线损高,农电工的奖金被扣,甚至工资,必然会影响农电工的心情,从消极工作到为了拿到钱而违法犯罪。
一方面,变压器烧毁、线路烧毁、开关柜烧毁会增加供电企业的供电成本;另一方面,停电检修、购电置换会造成长期停电、供电量减少,不仅降低供电企业的经济效益,还会影响其声誉。
5.对用户的影响
三相负荷不平衡,一相或两相重量异常,必将增加线路压降,降低电能质量,影响用户使用电器。
变压器烧损、电路烧损、开关柜烧损都会影响用户供电。有的情况下会带来不便,有的情况下会造成很大的经济损失,比如养殖的动植物因停电而死亡,或者因不按合同供货而受到处罚。中性线烧坏还可能造成大量低压电器被用户烧毁。