三相平衡系統(tǒng)推動(dòng)節(jié)電技術(shù)革命

市場需求決定生產(chǎn)導(dǎo)向，近兩年電荒伴生的商業(yè)機(jī)遇迅速催生了節(jié)電產(chǎn)業(yè)。而各種節(jié)電產(chǎn)品能否得到市場的廣泛推廣和應(yīng)用，取決于產(chǎn)品技術(shù)含量的高低和質(zhì)量的優(yōu)劣。目前，市場上常見的節(jié)電器就工作原理而言有冷熱電聯(lián)產(chǎn)技術(shù)、變頻調(diào)速技術(shù)、相控調(diào)壓技術(shù)、綠色照明工程技術(shù)等十多個(gè)種類。就技術(shù)層面而言，在用電側(cè)通過改造的方式，如加裝先進(jìn)的節(jié)電控制裝置，通常可以使設(shè)備的用電量減少6%～20%。成熟的節(jié)電技術(shù)，都可以使用不同的用電設(shè)備，如電機(jī)、電燈、空調(diào)、壓縮機(jī)，甚至一個(gè)用電系統(tǒng)的用電量獲得大幅度的降低。

　　目前，我國已開發(fā)出一種用于系統(tǒng)節(jié)電改造的國際先進(jìn)節(jié)電技術(shù)及產(chǎn)品---三相平衡系統(tǒng)節(jié)電器。該技術(shù)由珠海市華天電氣科技有限公司投入巨額資金從韓國引進(jìn)，通過技術(shù)人員的科研攻關(guān)，開發(fā)出符合我國國內(nèi)電網(wǎng)及用電實(shí)際情況的“贏電”SmartPower三相平衡系統(tǒng)節(jié)電器。該節(jié)電器是一種將ZSF(ZeroSequenceFilter)的基本原理和具有國際發(fā)明專利的先進(jìn)技術(shù)結(jié)合而誕生的高科技系統(tǒng)節(jié)電產(chǎn)品。它是一種將各種電力產(chǎn)品及電力機(jī)器設(shè)備上消耗的盈余消費(fèi)電力及運(yùn)轉(zhuǎn)中消耗的消費(fèi)電力在確保其正常的動(dòng)作范圍內(nèi)，實(shí)現(xiàn)消耗最小化，是一種具有劃時(shí)代意義的電力節(jié)減裝置。

　　在介紹三相平衡系統(tǒng)節(jié)電技術(shù)之前，有必要向讀者介紹一下三相不平衡、諧波和高電壓等對(duì)電網(wǎng)、電氣設(shè)備及用電系統(tǒng)的危害和影響。

　　三相不平衡的危害和影響

　　三相不平衡是指三相電源各相的電壓不對(duì)稱。是各相電源所加的負(fù)荷不均衡所致，屬于基波負(fù)荷配置問題。發(fā)生三相不平衡即與用戶負(fù)荷特性有關(guān)，同時(shí)與電力系統(tǒng)的規(guī)劃、負(fù)荷分配也有關(guān)。《電能質(zhì)量三相電壓允許不平衡度》(GB/T15543-1995)適用于交流額定頻率為50赫茲。在電力系統(tǒng)正常運(yùn)行方式下，由于負(fù)序分量而引起的PCC點(diǎn)連接點(diǎn)的電壓不平衡。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：電力系統(tǒng)公共連接點(diǎn)正常運(yùn)行方式下不平衡度允許值為2%，短時(shí)間不得超過4%。

　　對(duì)變壓器的危害。在生產(chǎn)、生活用電中，三相負(fù)載不平衡時(shí)，使變壓器處于不對(duì)稱運(yùn)行狀態(tài)。造成變壓器的損耗增大(包括空載損耗和負(fù)載損耗)。根據(jù)變壓器運(yùn)行規(guī)程規(guī)定，在運(yùn)行中的變壓器中性線電流不得超過變壓器低壓側(cè)額定電流的25%。此外，三相負(fù)載不平衡運(yùn)行會(huì)造成變壓器零序電流過大，局部金屬件升溫增高，甚至?xí)��?dǎo)致變壓器燒毀。

　　對(duì)用電設(shè)備的影響。三相電壓不平衡的發(fā)生將導(dǎo)致達(dá)到數(shù)倍電流不平衡的發(fā)生。誘導(dǎo)電動(dòng)機(jī)中逆扭矩增加，從而使電動(dòng)機(jī)的溫度上升，效率下降，能耗增加，發(fā)生震動(dòng)，輸出虧耗等影響。各相之間的不平衡會(huì)導(dǎo)致用電設(shè)備使用壽命縮短，加速設(shè)備部件更換頻率，增加設(shè)備維護(hù)的成本。斷路器允許電流的余量減少，當(dāng)負(fù)載變更或交替時(shí)容易發(fā)生超載、短路現(xiàn)象。中性線中流入過大的不平衡電流，導(dǎo)致中性線增粗。

　　對(duì)線損的影響。三相四線制結(jié)線方式，當(dāng)三相負(fù)荷平衡時(shí)線損最小；當(dāng)一相負(fù)荷重，兩相負(fù)荷輕的情況下線損增量較小；當(dāng)一相負(fù)荷重，一相負(fù)荷輕，而第三相的負(fù)荷為平均負(fù)荷的情況下線損增量較大；當(dāng)一相負(fù)荷輕，兩相負(fù)荷重的情況下線損增量最大。當(dāng)三相負(fù)荷不平衡時(shí)，無論何種負(fù)荷分配情況，電流不平衡度越大，線損增量也越大。

　　諧波的危害和影響。諧波是指電壓波形畸變。屬于負(fù)荷特性問題，是非線性負(fù)荷造成的，與非線性負(fù)荷所固有的特性有關(guān)。與供電質(zhì)量關(guān)系不大，網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行方式、結(jié)構(gòu)參數(shù)、儲(chǔ)能設(shè)備的配置對(duì)諧波問題有重要的影響。只要有非線性負(fù)荷接入電網(wǎng)，就會(huì)產(chǎn)生諧波。有幾個(gè)常見多發(fā)的問題是由諧波引起的：電壓畸變、過零噪聲、中性線過熱、變壓器過熱、斷路器的誤動(dòng)作等。供電電壓過高的危害隨著發(fā)電設(shè)備建設(shè)及改造工程的不斷竣工，電網(wǎng)發(fā)電后，輸配電網(wǎng)經(jīng)過升壓改造，使原來電網(wǎng)末端電壓偏低的現(xiàn)象得到改善，但如此帶來電網(wǎng)的電壓普遍偏高，特別是晚間供電電壓更高，譬如某地區(qū)晚上380伏電壓達(dá)到425伏，普遍接近410伏，此時(shí)用電設(shè)備在高于設(shè)備額定電壓狀態(tài)下運(yùn)行，處于過載的工作狀態(tài)，將會(huì)導(dǎo)致設(shè)備過度發(fā)熱，縮短壽命。實(shí)驗(yàn)證明白熾燈的電源電壓每升高5%，其平均壽命降低47%，熒光燈電壓每升高10%，其平均壽命降低15%，而對(duì)于大量的電氣設(shè)備(如電動(dòng)機(jī)、變壓器、接觸器、電磁鐵等)帶有鐵芯的電氣而言，電壓升高則會(huì)引起鐵損和銅損增加。因?yàn)殡姎庠O(shè)備在高于額定電壓和電流狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)，鐵芯的自身損耗與總電壓的平方成正比，銅損則與電流的平方成正比，所以不但形成了較大的能源浪費(fèi)，而且會(huì)降低設(shè)備的平均使用壽命。

　　用電設(shè)備的運(yùn)行指標(biāo)和額定壽命是對(duì)其額定電壓而言的。當(dāng)其端子上出現(xiàn)電壓偏差時(shí)，其運(yùn)行參數(shù)和壽命將受到影響，影響程度視偏差的大小、持續(xù)的時(shí)間和設(shè)備狀況而異。通過上面的相關(guān)探討與分析，我們知道，三相不平衡、諧波和過高電壓對(duì)變壓器、電氣設(shè)備及用電系統(tǒng)的危害和影響是十分嚴(yán)重的，尤其是在很大程度上浪費(fèi)了較多的電力消耗。

　　因此，解決用電系統(tǒng)的三相不平衡、諧波和過高電壓等問題是十分必要的，尤其是在電力供應(yīng)緊缺的今天，更是迫在眉睫。

　　從技術(shù)方面，對(duì)三相不平衡、諧波和過高電壓等問題進(jìn)行分別進(jìn)行解決有很多措施和辦法。但對(duì)用電企業(yè)本身來說，如果采用一些先進(jìn)的技術(shù)和措施分別進(jìn)行解決，將面臨許多困難，首先是改造投入的資金將是一筆不小的數(shù)目，其次是工作量將十分巨大，另外還涉及到企業(yè)的用電佈局以及生產(chǎn)的實(shí)際情況等問題。總之，用電企業(yè)要對(duì)用電系統(tǒng)中的三相不平衡、諧波和過高電壓等問題進(jìn)行分別進(jìn)行解決，必將是一個(gè)十分艱巨的工程。

　　那是否有更先進(jìn)和成熟的技術(shù)可以系統(tǒng)解決這個(gè)問題呢?

　　三相平衡系統(tǒng)節(jié)電技術(shù)及產(chǎn)品的問世，這些問題就迎刃而解了。三相平衡系統(tǒng)節(jié)電器采用先進(jìn)的電磁平衡技術(shù)，使三相輸出的電壓、電流趨于平衡和穩(wěn)定，併可調(diào)整過剩電壓，降低設(shè)備啟動(dòng)電流，抑制高次諧波，過濾浪涌和瞬流，從而改善用電品質(zhì)，同時(shí)還可以提高用電設(shè)備的使用效率，延長其使用壽命。