Какие опасности несёт несимметрия трёх фаз в электроэнергетической системе?
2026-09-15
Несимметрия трёх фаз в электроэнергетической системе несёт множество опасностей, таких как: увеличение потерь электроэнергии в линиях, увеличение потерь электроэнергии в распределительных трансформаторах, снижение выходной мощности распределительного трансформатора, возникновение тока нулевой последовательности в распределительном трансформаторе, влияние на безопасную работу электропотребляющего оборудования, снижение КПД электродвигателей и т.д. Как же нам улучшить несимметрию трёх фаз в электроэнергетической системе? Далее ООО Аньхой Чжуншэн Энерготехнологии подробно расскажет всем об опасностях, которые несёт несимметрия трёх фаз в электроэнергетической системе, и о том, как улучшить несимметрию трёх фаз в электроэнергетической системе.
Опасности, которые несёт несимметрия трёх фаз в электроэнергетической системе:
1.Увеличение потерь электроэнергии в линиях
В трёхфазной четырёхпроводной сети электроснабжения при прохождении тока по проводам линии из-за наличия полного сопротивления неизбежно возникают потери электроэнергии, причём эти потери пропорциональны квадрату проходящего тока. Когда низковольтная сеть снабжается по трёхфазной четырёхпроводной схеме, из-за наличия однофазных нагрузок несимметрия трёхфазной нагрузки неизбежна. При работе с несимметричной трёхфазной нагрузкой по нейтральному проводу проходит ток. Таким образом, потери возникают не только в фазных проводах, но и в нейтральном проводе, что увеличивает потери в линиях сети.
2.Увеличение потерь электроэнергии в распределительном трансформаторе
Распределительный трансформатор является основным оборудованием электроснабжения низковольтной сети; при его работе в режиме несимметричной трёхфазной нагрузки происходит увеличение потерь распределительного трансформатора. Это объясняется тем, что потери мощности распределительного трансформатора изменяются в зависимости от степени несимметрии нагрузки.
3.Снижение выходной мощности распределительного трансформатора
При проектировании распределительного трансформатора конструкция его обмоток рассчитывается на режим симметричной нагрузки, характеристики обмоток практически одинаковы, а номинальные мощности каждой фазы равны. Максимально допустимая выходная мощность распределительного трансформатора ограничивается номинальной мощностью каждой фазы. Если распределительный трансформатор работает в режиме несимметричной трёхфазной нагрузки, то в фазе с меньшей нагрузкой имеется избыточная мощность, что приводит к снижению выходной мощности трансформатора. Степень снижения выходной мощности связана со степенью несимметрии трёхфазной нагрузки. Чем больше несимметрия трёхфазной нагрузки, тем больше снижается выходная мощность распределительного трансформатора. Поэтому при работе распределительного трансформатора с несимметричной трёхфазной нагрузкой его выходная мощность не может достичь номинального значения, его резервная мощность соответственно уменьшается, а перегрузочная способность также снижается. Если распределительный трансформатор работает в режиме перегрузки, это легко приводит к его нагреву, а в тяжёлых случаях может даже вызвать выгорание распределительного трансформатора.
4.Возникновение тока нулевой последовательности в распределительном трансформаторе
При работе распределительного трансформатора в режиме несимметричной трёхфазной нагрузки возникает ток нулевой последовательности, который изменяется в зависимости от степени несимметрии трёхфазной нагрузки: чем больше степень несимметрии, тем больше ток нулевой последовательности. Если в работающем распределительном трансформаторе существует ток нулевой последовательности, то в его магнитопроводе возникает магнитный поток нулевой последовательности. (На стороне высокого напряжения ток нулевой последовательности отсутствует.) Это вынуждает магнитный поток нулевой последовательности проходить только по стенке бака и стальным конструкциям, а магнитная проницаемость стальных конструкций ниже; при прохождении тока нулевой последовательности по стальным конструкциям возникают потери на гистерезис и вихревые токи, что приводит к местному повышению температуры и нагреву стальных конструкций распределительного трансформатора. Изоляция обмоток распределительного трансформатора из-за перегрева ускоряет старение, что приводит к снижению срока службы оборудования. В то же время наличие тока нулевой последовательности также увеличивает потери распределительного трансформатора.
5.Влияние на безопасную работу электропотребляющего оборудования
Распределительный трансформатор проектируется исходя из режима симметричной трёхфазной нагрузки, сопротивление, индуктивное сопротивление рассеяния и намагничивающее сопротивление каждой фазы его обмоток практически одинаковы. Когда распределительный трансформатор работает при симметричной трёхфазной нагрузке, его трёхфазные токи практически равны, падение напряжения в каждой фазе внутри трансформатора также практически одинаково, поэтому выходное трёхфазное напряжение распределительного трансформатора также симметрично. Если распределительный трансформатор работает при несимметричной трёхфазной нагрузке, выходные токи его фаз не равны, падения напряжения в трёх фазах внутри трансформатора не равны, что неизбежно приводит к несимметрии трёхфазного выходного напряжения распределительного трансформатора.
В то же время при работе распределительного трансформатора с несимметричной трёхфазной нагрузкой трёхфазные выходные токи различны, и по нейтральному проводу проходит ток. Это создаёт падение напряжения на полном сопротивлении нейтрального провода, что приводит к смещению нейтрали и изменению фазных напряжений. Напряжение фазы с большей нагрузкой снижается, а напряжение фазы с меньшей нагрузкой повышается. При электроснабжении в условиях несимметрии напряжения это легко приводит к выходу из строя электропотребляющего оборудования потребителей, подключённых к фазе с повышенным напряжением, а электропотребляющее оборудование потребителей, подключённое к фазе с пониженным напряжением, может оказаться неработоспособным. Поэтому работа при несимметричной трёхфазной нагрузке серьёзно угрожает безопасной работе электропотребляющего оборудования.
6.Снижение КПД электродвигателя
Работа распределительного трансформатора в режиме несимметричной трёхфазной нагрузки вызывает несимметрию трёхфазного выходного напряжения. Поскольку в несимметричном напряжении присутствуют три составляющие: прямая, обратная и нулевая последовательности, после подачи такого несимметричного напряжения на электродвигатель обратная последовательность напряжения создаёт вращающееся магнитное поле, противоположное вращающемуся магнитному полю, создаваемому прямой последовательностью, и оказывает тормозящее действие. Однако поскольку магнитное поле прямой последовательности значительно сильнее магнитного поля обратной последовательности, электродвигатель продолжает вращаться в направлении магнитного поля прямой последовательности. Из-за тормозящего действия магнитного поля обратной последовательности неизбежно снижается выходная мощность электродвигателя, что приводит к снижению КПД электродвигателя. В то же время нагрев и потери реактивной мощности электродвигателя также возрастают с увеличением степени несимметрии трёхфазного напряжения. Поэтому работа электродвигателя в условиях несимметрии трёхфазного напряжения является крайне неэкономичной и небезопасной.
