三相不平衡度
三相不平衡度在三相电力系统中指三相不平衡的程度,用电压、电流的负序基波分量或零序基波分量与正序基波分量的方均根百分比表示。
一、定义
国家标准《GB/T15543-2008电能质量三相电压不平衡》(下称“国标”)对三相不平衡度及相关定义如下:
不平衡度unbalance factor
在三相电力系统中三相不平衡的程度,用电压、电流的负序基波分量或零序基波分量与正序基波分量的方均根百分比表示。
电压、电流的负序不平衡度和零序不平衡度分别用εu2、εu0、εi2、εi0表示。
电压不平衡voltage factor
三相电压在幅值上不同或相位差不是120°,或兼而有之。
正序分量positive-sequence component
将不平衡三相系统的电量按对称分量法分解后其正序对称系统中的分量。
负序分量negative-sequence component
将不平衡三相系统的电量按对称分量法分解后其负序对称系统中的分量。
零序分量zero-sequence component
将不平衡三相系统的电量按对称分量法分解后其零序对称系统中的分量。
公共连接点point of common coupling
电力系统中一个以上用户的连接处。
二、电压不平衡度限值
电网正常运行时,公共连接点电压不平衡度限值为:
εU2≯2%,短时(3s~1min)εU2≯4%。
接于公共连接点的每个用户引起的电压不平衡度限值为:
εU2≯1.3%,短时(3s~1min)εU2≯2.6%。
三、不同的计算方法
1、三相不平衡度的国标计算方法
国标定义的三相不平衡度需要知道三相相电压的大小和相位,运算较复杂。
此外,在三相三线制系统中,相电压不易测量,电机试验电参数测量多数属于这种情况,可参考其它相关标准。
以下汇集了国标及相关标准对三相不平衡度的计算方法。
2、三相不平衡度的国标简化计算方法
对于没有零序分量的三相系统,国标推荐的三相不平衡度的简化计算方法如下:
3、三相不平衡度的IEEE std936-1987计算方法
IEEE std936-1987定义的电压不平衡度为相电压不平衡率(PVUR),PVUR 等于三相相电压中的最大方均根电压与最小方均根电压的差值与平均相电压方均根值的比值:
4、三相不平衡度的IEEE std112-1991计算方法
IEEE std112-1991定义的电压不平衡度为相电压不平衡率(PVUR),PVUR 等于三相相电压方均根值与三相相电压方均根值的平均值之差的最大值与三相相电压方均根值的平均值的比值:
5、三相不平衡度的美国电器制造商协会(NEMA)计算方法
NEMA定义的电压不平衡度为线电压不平衡率(LVUR),LVUR的定义与IEEE std112-1991类似,只不过将相电压换为线电压:
6、三相不平衡度的国际大电网委员会(GIGRE)计算方法
国际大电网委员会定义的电压不平衡度为线电压不平衡率(LVUR),其计算式与国标简化计算方法相同:
因为线电压必定不包含零序分量,因此,国标的简化算法与GIGRE算法是完全相符的,实际上都是属于对称分量法在不含零序分量时的推导结果,因此,可以看作是国标的特例。
四、测量仪器的要求
电压不平衡度测量误差应满足下式的规定:
电流不平衡度测量误差应满足下式的规定:
WP4000变频功率分析仪的上位机扩展软件包包含上述所有标准的计算方法,用户可根据相关行业标准及自身需要进行选择。
对于电机试验而言,由于大多采用三相三线制供电,测量的电压为线电压、无零序分量,无中性线、电流无零序分量,推荐采用国标简化算法。
此外,对称分量法只适用于正弦量的分析,对于非正弦的变频电量,可对其基波分量采用对称分量法计算其三相不平衡度。
图.WP4000变频功率分析仪三相不平衡度测试界面。