零序電流是什么意思有什么產(chǎn)生條件
零序電流是什么意思有什么產(chǎn)生條件
零序電流是指在三相三線電路中,三相電流的相量和等于零,即Ia+Ib+Ic=0。那么你對(duì)零序電流了解多少呢?以下是由學(xué)習(xí)啦小編整理關(guān)于什么是零序電流的內(nèi)容,希望大家喜歡!
零序電流的介紹
如果在三相三線中接入一個(gè)電流互感器,這時(shí)感應(yīng)電流為零。當(dāng)電路中發(fā)生觸電或漏電故障時(shí),回路中有漏電電流流過(guò),這時(shí)穿過(guò)互感器的三相電流相量和不等零,其相量和為:Ia+Ib+Ic=I(漏電電流,即零序電流)。這樣互感器二次線圈中就有一個(gè)感應(yīng)電流,此電流加于檢測(cè)部分的電子放大電路,與保護(hù)區(qū)裝置預(yù)定動(dòng)作電流值相比較,若大于動(dòng)作電流,則使靈敏繼電器動(dòng)作,作用于執(zhí)行元件跳閘。這里所接的互感器稱(chēng)為零序電流互感器,三相電流的相量和不等于零,所產(chǎn)生的電流即為零序電流。
零序電流的產(chǎn)生條件
1、無(wú)論是縱向故障、橫向故障,還是正常時(shí)和異常時(shí)的不對(duì)稱(chēng),都有零序電壓的產(chǎn)生;
2、零序電流有通路。
以上兩個(gè)條件缺一不可。因?yàn)槿鄙俚谝粋€(gè),就無(wú)源泉;缺少第二個(gè),就是我們通常討論的“有電壓是否一定有電流的問(wèn)題。
零序公式:3U0=UA+UB+UC,3I0=IA+IB+IC
正序、負(fù)序、零序的出現(xiàn)是為了分析在系統(tǒng)電壓、電流出現(xiàn)不對(duì)稱(chēng)現(xiàn)象時(shí),把三相的不對(duì)稱(chēng)分量分解成對(duì)稱(chēng)分量(正、負(fù)序)及同向的零序分量。只要是三相系統(tǒng),就能分解出上述三個(gè)分量(有點(diǎn)像力的合成與分解,但很多情況下某個(gè)分量的數(shù)值為零)。對(duì)于理想的電力系統(tǒng),由于三相對(duì)稱(chēng),因此負(fù)序和零序分量的數(shù)值都為零(這就是我們常說(shuō)正常狀態(tài)下只有正序分量的原因)。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí),三相變得不對(duì)稱(chēng)了,這時(shí)就能分解出有幅值的負(fù)序和零序分量度了(有時(shí)只有其中的一種),因此通過(guò)檢測(cè)這兩個(gè)不應(yīng)正常出現(xiàn)的分量,就可以知道系統(tǒng)出了毛病(特別是單相接地時(shí)的零序分量)。下面再介紹用作圖法簡(jiǎn)單得出各分量幅值與相角的方法,先決條件是已知三相的電壓或電流(矢量值),當(dāng)然實(shí)際工程上是直接測(cè)各分量的。由于上不了圖,請(qǐng)大家按文字說(shuō)明在紙上畫(huà)圖。
零序電流的危害
一、對(duì)配電變壓器的影響
(1)三相負(fù)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(fù)荷損耗。正常情況下變壓器運(yùn)行電壓基本不變,即空載損耗是一個(gè)恒量。而負(fù)荷損耗則隨變壓器運(yùn)行負(fù)荷的變化而變化,且與負(fù)荷電流的平方成正比。當(dāng)三相負(fù)荷不平衡運(yùn)行時(shí),變壓器的負(fù)荷損耗可看成三只單相變壓器的負(fù)荷損耗之和。
從數(shù)學(xué)定理中我們知道:假設(shè)a、b、c 3個(gè)數(shù)都大于或等于零,那么a+b+c≥3√abc 。
當(dāng)a=b=c時(shí),代數(shù)和a+b+c取得最小值:a+b+c=3√abc 。
因此我們可以假設(shè)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(fù)荷相電流,R為變壓器的相電阻。則變壓器的損耗表達(dá)式如下:
Qa+Qb+Qc≥3√〔(Ia2 R)(Ib2 R)(Ic2 R)〕
由此可知,變壓器的在負(fù)荷不變的情況下,當(dāng)Ia=Ib=Ic時(shí),即三相負(fù)荷達(dá)到平衡時(shí),變壓器的損耗最小。
則變壓器損耗:
當(dāng)變壓器三相平衡運(yùn)行時(shí),即Ia=Ib=Ic=I時(shí),Qa+Qb+Qc=3I2R;
當(dāng)變壓器運(yùn)行在最大不平衡時(shí),即Ia=3I,Ib=Ic=0時(shí),Qa=(3I)2R=9I2R=3(3I2R);
即最大不平衡時(shí)的變損是平衡時(shí)的3倍。
(2)三相負(fù)荷不平衡可能造成燒毀變壓器的嚴(yán)重后果:
上述不平衡時(shí)重負(fù)荷相電流過(guò)大(增為3倍),超載過(guò)多,可能造成繞組和變壓器油的過(guò)熱。繞組過(guò)熱,絕緣老化加快;變壓器油過(guò)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(fù)荷不平衡運(yùn)行會(huì)造成變壓器零序電流過(guò)大,局部金屬件溫升增高:
在三相負(fù)荷不平衡運(yùn)行下的變壓器,必然會(huì)產(chǎn)生零序電流,而變壓器內(nèi)部零序電流的存在,會(huì)在鐵芯中產(chǎn)生零序磁通,這些零序磁通就會(huì)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(shè)計(jì)時(shí)不考慮這些金屬構(gòu)件為導(dǎo)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(yán)重時(shí)將導(dǎo)致變壓器運(yùn)行事故。
二、對(duì)高壓線路的影響
(1)增加高壓線路損耗:
低壓側(cè)三相負(fù)荷平衡時(shí),6~10k V高壓側(cè)也平衡,設(shè)高壓線路每相的電流為I,其功率損耗為: ΔP1 = 3I2R
低壓電網(wǎng)三相負(fù)荷不平衡將反映到高壓側(cè),在最大不平衡時(shí),高壓對(duì)應(yīng)相為1.5I,另外兩相都為0.75 I,功率損耗為:
ΔP2 = 2(0.75I)2R+(1.5I)2R = 3.375I2R =1.125(3I2R);
即高壓線路上電能損耗增加12.5%。
(2)增加高壓線路跳閘次數(shù)、降低開(kāi)關(guān)設(shè)備使用壽命:
我們知道高壓線路過(guò)流故障占相當(dāng)比例,其原因是電流過(guò)大。低壓電網(wǎng)三相負(fù)荷不平衡可能引起高壓某相電流過(guò)大,從而引起高壓線路過(guò)流跳閘停電,引發(fā)大面積停電事故,同時(shí)變電站的開(kāi)關(guān)設(shè)備頻繁跳閘將降低使用壽命。
三、對(duì)配電屏和低壓線路的影響
(1)三相負(fù)荷不平衡將增加線路損耗:
三相四線制供電線路,把負(fù)荷平均分配到三相上,設(shè)每相的電流為I,中性線電流為零,其功率損耗為: ΔP1 = 3I2R
在最大不平衡時(shí),即某相為3I,另外兩相為零,中性線電流也為3I,功率損耗為:
ΔP2 = 2(3I)2R = 18I2R = 6(3I2R);
即最大不平衡時(shí)的電能損耗是平衡時(shí)的6倍,換句話說(shuō),若最大不平衡時(shí)每月?lián)p失1200 kWh,則平衡時(shí)只損失200 kWh,由此可知調(diào)整三相負(fù)荷的降損潛力。
(2)三相負(fù)荷不平衡可能造成燒斷線路、燒毀開(kāi)關(guān)設(shè)備的嚴(yán)重后果:
上述不平衡時(shí)重負(fù)荷相電流過(guò)大(增為3倍),超載過(guò)多。由于發(fā)熱量Q=0.24I2Rt,電流增為3倍,則發(fā)熱量增為9倍,可能造成該相導(dǎo)線溫度直線上升,以致燒斷。且由于中性線導(dǎo)線截面一般應(yīng)是相線截面的50%,但在選擇時(shí),有的往往偏小,加上接頭質(zhì)量不好,使導(dǎo)線電阻增大。中性線燒斷的幾率更高。
同理在配電屏上,造成開(kāi)關(guān)重負(fù)荷相燒壞、接觸器重負(fù)荷相燒壞,因而整機(jī)損壞等嚴(yán)重后果。
四、 對(duì)供電企業(yè)的影響
供電企業(yè)直管到戶(hù),低壓電網(wǎng)損耗大,將降低供電企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益,甚至造成供電企業(yè)虧損經(jīng)營(yíng)。農(nóng)電工承包臺(tái)區(qū)線損,線損高農(nóng)電工獎(jiǎng)金被扣發(fā),甚至連工資也得不到,必然影響農(nóng)電工情緒,輕則工作消極,重則為了得到錢(qián)違法犯罪。
變壓器燒毀、線路燒斷、開(kāi)關(guān)設(shè)備燒壞,一方面增大供電企業(yè)的供電成本,另一方面停電檢修、購(gòu)貨更換造成長(zhǎng)時(shí)間停電,少供電量,既降低供電企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益,又影響供電企業(yè)的聲譽(yù)。
五、 對(duì)用戶(hù)的影響
三相負(fù)荷不平衡,一相或兩相畸重,必將增大線路中的電壓降,降低電能質(zhì)量,影響用戶(hù)的電器使用。
變壓器燒毀、線路燒斷、開(kāi)關(guān)設(shè)備燒壞,影響用戶(hù)供電,輕則帶來(lái)不便,重則造成較大的經(jīng)濟(jì)損失,如停電造成養(yǎng)殖的動(dòng)植物死亡,或不能按合同供貨被懲罰等。中性線燒斷還可能造成用戶(hù)大量低壓電器被燒毀。
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