Schädlichkeit durch Unsymmetrie der dreiphasigen Last im Verteilungstransformator

I. Schädlichkeit durch Unsymmetrie der dreiphasigen Last im Verteilungstransformator

1. Erhöhte Leitungsverluste: Die Lastverluste des Verteiltransformators ändern sich mit dem Laststrom des Transformators und sind proportional zum Quadrat des Laststroms. Bei Transformatoren gleicher Leistung ist die dreiphasige Last unsymmetrisch, wodurch die Wirkverluste steigen.

Zusätzlich entstehen Leistungsverluste auf der Leitung. Je größer das Ungleichgewicht, desto höher der Leitungsverlust.

2. Erhöhte Verluste des Verteiltransformators: Der Verteiltransformator ist die Hauptstromversorgungseinrichtung des Niederspannungsnetzes. Bei Betrieb unter unsymmetrischer Dreiphasenlast erhöhen sich die Verluste des Verteiltransformators, da sich die Verluste im Verteilnetz mit dem Grad der Lastunsymmetrie ändern.

3. Reduzierte Leistung des Verteiltransformators: Bei der Auslegung eines Verteiltransformators wird dessen Wicklungsstruktur entsprechend dem Lastausgleichsbetrieb ausgelegt. Die Wicklungsleistung ist im Wesentlichen gleich, und die Nennleistung jeder Phase ist gleich.

Die maximal zulässige Leistung eines Verteiltransformators ist durch die Nennleistung jeder Phase begrenzt. Wird der Verteiltransformator unter unsymmetrischer Dreiphasenlast betrieben, weist die Phase mit geringerer Last eine Überkapazität auf, wodurch die Leistung des Verteiltransformators reduziert wird.

Der Grad der Leistungsreduzierung hängt vom Unsymmetriegrad der dreiphasigen Last ab. Je größer die Unsymmetrie der dreiphasigen Last ist, desto stärker wird die Leistung des Verteiltransformators reduziert. Daher kann die Ausgangsleistung des Transformators bei unsymmetrischer dreiphasiger Last nicht den Nennwert erreichen, wodurch sich seine Reservekapazität und seine Überlastfähigkeit entsprechend verringern.

Wenn der Verteiltransformator unter Überlastbedingungen läuft, kann es leicht zu einer Überhitzung des Verteiltransformators und in schweren Fällen sogar zum Durchbrennen des Verteiltransformators kommen.

4. Der Verteiltransformator erzeugt einen Nullstrom: Wenn ein Verteiltransformator unter unsymmetrischer dreiphasiger Last arbeitet, erzeugt er einen Nullstrom. Die Stromstärke ändert sich mit dem Grad der dreiphasigen Lastunsymmetrie; je größer der Grad der Unsymmetrie, desto größer der Nullstrom.

Wenn der Nullstrom durch das Stahlbauteil fließt, entstehen Hysterese- und Wirbelstromverluste, wodurch die lokale Temperatur des Stahlbauteils der Verteilungsänderung ansteigt und sich erwärmt. Die Wicklungsisolierung altert aufgrund der Überhitzung schneller, was die Lebensdauer des Geräts verkürzt.

5. Beeinträchtigung des sicheren Betriebs elektrischer Geräte: Der Verteiltransformator ist nach den Betriebsbedingungen des dreiphasigen Lastausgleichs ausgelegt, und der Widerstand, die Streureaktanz und die Erregerimpedanz jeder Phasenwicklung sind im Wesentlichen gleich.

Wenn der Transformator im dreiphasigen Lastausgleich läuft, ist sein dreiphasiger Strom im Wesentlichen gleich und der Spannungsabfall jeder Phase im Inneren des Transformators ist im Wesentlichen gleich; dann ist auch die dreiphasige Ausgangsspannung des Transformators ausgeglichen.

Wird der Verteiltransformator bei dreiphasiger Lastunsymmetrie betrieben, ist der Ausgangsstrom jeder Phase nicht gleich, und der interne dreiphasige Spannungsabfall des Verteiltransformators ist nicht gleich, was zu einer dreiphasigen Unsymmetrie der Ausgangsspannung des Verteiltransformators führt.

Gleichzeitig wird der Verteiltransformator unter unsymmetrischer Dreiphasenlast betrieben, wodurch sich die dreiphasigen Ausgangsströme unterscheiden und Strom durch den Neutralleiter fließt. Dies führt zu einem Spannungsabfall im Neutralleiter, was eine Verschiebung des Neutralpunkts und somit Phasenspannungsänderungen zur Folge hat und den sicheren Betrieb der elektrischen Anlage ernsthaft gefährdet.

6. Verringerter Wirkungsgrad des Motors: Der Verteilungstransformator arbeitet unter unsymmetrischer Dreiphasenlast, was zu einer unsymmetrischen Dreiphasenausgangsspannung führt. Wird diese unsymmetrische Spannung an den Motor angelegt, erzeugt die Gegenspannung ein dem von der Mitspannung erzeugten Drehfeld entgegengesetztes Drehfeld, das als Bremse wirkt.

Da das positive Magnetfeld jedoch wesentlich stärker ist als das negative, dreht sich der Motor weiterhin in Richtung des positiven Magnetfelds. Aufgrund der Bremswirkung des negativen Magnetfelds verringert sich jedoch die Ausgangsleistung des Motors, wodurch sich auch sein Wirkungsgrad verringert.

Gleichzeitig erhöhen sich mit der Unsymmetrie der Dreiphasenspannung der Temperaturanstieg und die Blindleistungsverluste des Motors. Daher ist der Betrieb des Motors unter Bedingungen unwirtschaftlicher und unsicherer Dreiphasenspannung.

II. Ursachen einer unsymmetrischen Dreiphasenlast

(1) Unzureichendes Verständnis der Bedeutung des dreiphasigen Lastausgleichs. Das Managementpersonal hat die Regeln und Vorschriften nicht strikt eingehalten und die Bewertungsanforderungen nicht erfüllt.

(2) Eine große Anzahl einphasiger Elektrogeräte. In den letzten Jahren hat eine große Anzahl hochwertiger, leistungsstarker einphasiger Elektrogeräte Einzug in Privathaushalte gehalten. Steigt der Stromverbrauch einphasiger Verbraucher stark an und ist die Wahrscheinlichkeit einer gleichzeitigen Nutzung ungleichmäßig, kann sich die Unsymmetrie der dreiphasigen Lasten im Niederspannungsnetz erhöhen.

(3) Da das Managementpersonal mit den sich ändernden Regeln und der Verteilung der Drehstromlast im Bahnsteigbereich nicht vertraut ist, kann die Anmeldung neuer einphasiger Nutzer, insbesondere großer einphasiger Geräte, nicht nach Drehstromlast gleichmäßig verteilt werden.

(4) Temporäre und saisonale Stromverbrauchssteigerungen, wie z. B. im Sommer, Winter oder an Feiertagen, führen zu ungleichmäßigen Stromverbrauchssteigerungen bei den einzelnen Nutzern und verursachen ein Ungleichgewicht der dreiphasigen Lasten.

III. Verbesserungsmaßnahmen

1. Lösungen für dreiphasige Spannungsunsymmetrien im Stromnetz, die durch asymmetrische Lasten verursacht werden:

(1) Die asymmetrische Last wird auf verschiedene Stromversorgungspunkte verteilt, um das Problem eines gravierenden Ungleichgewichts, das durch eine zentrale Verbindung entsteht, zu reduzieren.

(2) Mit der Methode des Kreuztauschs und der Gleichheit wird versucht, die asymmetrische Last angemessen auf die einzelnen Phasen zu verteilen und einen Ausgleich herzustellen.

(3) Die Kurzschlussfestigkeit des Lastzugangspunktes kann erhöht werden, beispielsweise durch eine Änderung des Netzes oder durch eine Erhöhung der Versorgungsspannung, um die Fähigkeit des Systems, unsymmetrische Lasten zu tragen, zu verbessern.

2. Management stärken

(1) Es ist spezielles Personal damit zu beauftragen, jedes Jahr ein Transformatornetzdiagramm und ein Lastverteilungsdiagramm zu erstellen, die relevanten Daten wie die Anzahl der Stromverbraucher in jeder Phase und das Modell des Stromzählers in einer praktischen und leicht zu überprüfenden Tabelle zusammenzufassen und zu prüfen, ob es fehlende oder neue Verbraucher gibt, und diese zeitnah bei Laständerungen zu aktualisieren.

(2) Eine Person mit einem Strommesszangengerät ist zu bestimmen und mindestens einmal im Monat eine Lastprüfung durchzuführen, um die Unsymmetrie der dreiphasigen Last zu überprüfen.

(3) Bei temporärem und saisonalem Stromverbrauch müssen die zuständigen Mitarbeiter mit der Grundsituation der Nutzer, den Installationsorten und den Veränderungen des Stromverbrauchs vertraut sein und die Maßnahmen entsprechend der jeweiligen Situation zeitnah anpassen.

(4) Beantragen Sie neue einphasige Geräte zur Nutzung von Elektrizität, sorgen Sie für eine gute Lastverteilung und verteilen Sie die Last möglichst gleichmäßig auf den Dreiphasenstromkreis.

3. Dreiphasige unsymmetrische Last anpassen, um „Vier-Balance“ zu erreichen

„Vierfacher Ausgleich“ bezeichnet den Ausgleich der Messpunkte, den Ausgleich der Zweige, den Ausgleich der Hauptleitungen und den Ausgleich auf der Niederspannungsausgangsseite des Transformators.

Bei den vier Bilanzen kommt es vor allem auf den Messpunkt und die Bilanz der Zweige an. Der durchschnittliche Stromverbrauch der Nutzer kann als Grundlage für die Anpassung dienen. Der Stromverbrauch ist innerhalb einer Klasse ungefähr gleich und wird jeweils gleichmäßig auf die drei Phasen abgestimmt.

4. Schließen Sie die Drehstromleitung gleichzeitig an den Lastpunkt an.

Um die Symmetrie der Dreiphasenlast zu erreichen, sollten die Dreiphasenleitungen gleichzeitig in den Lastpunkt eingeführt werden, da sich die Verluste dadurch deutlich verringern.

Erweitern Sie den Verteilungsbereich des Drehstrom-Vierleitersystems so weit wie möglich und verkürzen Sie die Länge der einphasigen Hauptzuleitung. Die Zuleitung sollte möglichst von den u-, V- und W-Phasen desselben Pols eingespeist werden. Die Lastverteilung der drei Gruppen der einphasigen Leitungen sollte möglichst ausgeglichen sein.

5. Das Stromnetzsanierungsprogramm angemessen gestalten.

Um nach der Umgestaltung einen dreiphasigen Lastausgleich zu erreichen, ist eine sinnvolle Planung des Umgestaltungskonzepts des Stromnetzes erforderlich. Vor der Planung müssen die Gesetzmäßigkeiten der Laständerung und der Lastverteilung verstanden, Vor-Ort-Untersuchungen durchgeführt, die Lastverteilung genau erfasst und der Lastverteilungsplan erstellt werden.

Die Verkabelung sollte strikt nach dem Prinzip des dreiphasigen Lastausgleichs erfolgen, und dreiphasige Vierleiter sollten nach Möglichkeit in jeden wichtigen Lastverteiler eingeführt werden.

Quelle: Windows on Power