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三相交流电系统中出现的不对称负荷

  不对称负荷是(unsymmetrical load)三相交流电力系统中出现的有初相位差或幅值差,或二者兼而有之的三相电力负荷。
  根据电工理论,m(m>2)相系统可以分为对称的和不对称的两大类。所谓对称的m相系统,是各相电量(电动势、电压或电源)大小相等而且顺序相邻间的相移等于2π/m。对于三相系统,当全部正弦电动势、电压和电流的幅值相同,而且各相之间的相位差均为120°时,称为对称三相系统,否则为不对称三相系统。不对称三相系统主要由以下情况形成:(1)配电系统低压单相电气设备不均匀分布在三相上,面且投入和断开时间有很大的随机性。(2)大功率的单相高压电气设备的应用,如交流电力机车等。(3)系统中各元件的参数不等,如不完全换相的架空线路,其三相阻抗值不相等。(4)非全相运行,如单相重合闸时的单相线路断开。(5)故障时的严重不对称,如单相或两相短路。(6)设备运行中表现的不对称,如电弧炉在炼钢融化期内三相负荷经常是不对称的。
  不对称负荷是形成不对称系统的主要原因之一,其正序、负序和零序三组分量中的负序电流分量将产生不良影响。负序电流流入发电机后,将在定子绕组中产生同步转速,方向与转子旋转方向相反的选装磁场,产生局部过热,破坏转子的机械强度和绕组的绝缘强度,另外,定子负荷电流产生的反向旋转磁场与转子电流作用,在转子上产生两倍频率的脉动转矩,产生振动并伴有噪声。同时,在电力系统内形成的负序电压加到异步电动机端点,将在机车电机中产生负序电流,使绕组铜损局部增大,引起局部过热,并产生脉动转矩引起振动和噪声。在电力系统继电保护系统中,特别是有负序启动元件时,如果遭受到大量负序侵入,在谐波的共同作用下,使保护误动,直接或间接引起电力系统的故障。另外,负序对电子设备,如计算机系统也会产生影响。
  在电力系统和输配电系统的设计和运行中,应尽可能做到三相负荷对称,如对单相负荷应尽量三相搭配平衡,或采取补偿措施。以确保铁路机车电器的正常运行。
  中国交流电气化铁路是典型的单相负荷,为了减小其牵引负荷引起的负序分量,有以下抑制措施:(1)充分利用牵引变电所的换相措
(2)选用产生负序分量较小的牵引变压器,如三相——二相平衡接线主变压器;(3)并联无功补偿装置等。