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三相不平衡与三相不对称的区别与联系

2018-05-14 10:15:00
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三相不平衡现象与三相不对称现象两者是有本质上的区别的,话不多说,咱们先从两者各自的定义上分析:

一、三相不平衡的定义:

三相不平衡:是指在电力系统中三相电流(或电压)幅值不一致,且幅值差超过规定范围。具体的数据举例:

三相交流电流的表达式是:

三相交流电流的表达式.png

所谓三相平衡,指的是:Ia.m = Ib.m = Ic.m ;而三相不平衡,自然就是Ia.m ≠ Ib.m ≠Ic.m 当三相平衡时,有:

三相平衡公式.png

当三相不平衡时,则上式不为零,也即中性线电流In≠0。

从上面的公式可以很直观的判断出:如果三相不平衡时,就会有零线电流。

注:这里的零线指的是保护中性线PEN ,也即把中性线N在变压器侧接地后形成的。在正常情况下(未发生单相接地故障或者漏电时),两者的电流相等。

二、三相不对称的定义:

假定中性线阻抗为零,则电源中性点与负载中性点间的电压为零,因此,每相负载上的电压一定等于该相电源电压,各相负载电压与各相负载阻抗大小无关。由此可见,在中性线及线路阻抗为零的三相四线制电路中,当三相电源电压对称时,即使三相负载不对称,三相负载上的电压依然是对称。但由于三相负载阻抗不等,所以三相电流将是不对称的,即在不对称的的三相四线制电路中,中性线电流一般不等于零。

三、三相不平衡与三相不对称的联系:

1、三相不平衡只是三相不对称的一种特殊情况:

如果只是三相不平衡,我们利用电路计算原理,例如回路法、节点法等等,总能够把它给计算出来。

我们会发现,这种计算法有几个前提条件:

(1)电路的结构是已知的;

(2 )元件的性质(电阻、电感和电容)是已知的;

(3 )元件的参数同样也是已知的。

现在我们来设想另外一种情况,例如变压器的自感和互感作用:

当三相对称时,任意两相的相量和等于第三相的负值,因而两相在第三相上产生的互感电动势必等效于与第三相电流大小成比例关系的自感电动势。

但是,当三相不对称时,我们会发现这些关系和参数难以确定。这祥一来,事情就变得麻烦了。 所以三相不对称与三相不平衡并不一样。三相不平衡只是三相不对称的一种特殊情况。

2、三相不平衡与三相不对称在使用上通常不作严格的区分:

三相系统可分为对称三相系统和不对称三相系统。对称三相系统是指三相电量(电动势、电压或电流)数值相等、频率相同、相位互差120°的系统。不同时满足这三个条件的三相系统是不对称系统。

三相系统又可分为平衡三相系统和不平衡三相系统。在任意时刻,三相瞬时总功率与时间无关,这祥的系统称为平衡三相系统;在任意时刻,三相瞬时总功率时间的函数,这祥的系统称为不平衡三相系统。

对于三相系统,系统的不对称直接导致不平衡,所以不对称三相系统和不平衡三相系统在使用上不作严格区分。


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