I. 3상 불균형이란 무엇입니까?-
'3-상 불균형'이라는 용어는 일반적으로 3개의 활선 전선 각각에 걸쳐 동일하지 않은 전력 부하를 나타냅니다. 전력 계산 공식은 다음과 같습니다.
전력 계산 공식은 전력 크기가 전압, 전류 및 역률에 의해 결정된다는 것을 보여줍니다. 3상-전압 변동 및 편차가 최소화되어 효과적으로 일정하게 유지됩니다. 2-위상 장비가 주로 사용되는 일반적인 3상-회로에서는 3상-역률이 거의 균일하게 유지됩니다. 따라서 3상 전류를 모니터링하면-시스템 균형을 정확하게 평가할 수 있습니다.
II. 측정 지표
국가 표준(예: GB/T 15543-2019 "3상 전압 불균형")은 다음을 정의합니다.
1. 전압 불균형 평가 기준:
허용되는 값은 일반적으로 다음과 같이 지정됩니다.
3상-불균형 정도는 정상 작동 중 2% 이하이고 사용자 측에서는 3% 이하로 허용됩니다.
.
2. 현재 불균형 평가 기준:
Imax는 3상 전류 중 최대 전류-이고, Iavg는 평균 전류입니다.
일반적인 요구 사항은 3상 전류 불균형이 10% 이하여야 하고, 모터와 같은 특수 장비의 경우 5% 이하여야 한다는 것입니다.
III. 발생 원인
삼상-불균형이 발생하면 해당 원인에 따라 적절한 치료 방법을 선택해야 합니다. 일반적으로 3상 불균형의 주요 원인은 3상 간 불균등한 부하 분포, 지락, 상선 단선, 공진, 위상 간 역률 불일치 등을 포함합니다.
3상-상 전압 불균형의 원인
전력 시스템의 3상 전압 불균형의 주요 원인은 부하 불균형과 시스템 임피던스 불균형입니다. 부하 불균형은 전기 기관차 및 용접 기계를 포함한 주목할만한 단상-부하와 함께 3상 전압 불균형의 주요 원인입니다. 전력 시스템에서 3상 발전기와 변압기는 좋은 대칭성을 나타내며 3상 전압 불균형에 영향을 주지 않습니다.- 따라서 시스템 임피던스 불균형은 주로 불균형한 전원 공급 라인 임피던스로 인해 발생합니다. 3상 도체(가공선 또는 케이블)가 수평 또는 수직으로 배열된 경우 3상 임피던스 균형을 유지하기 위해 위상 변환 조치를 구현해야 합니다.
3상 전류 불균형의 원인-
전력 시스템의 3상{0}}전압 불균형의 주요 원인은 1상 및 3상 장비 결함(예: 모터 권선 단락)에 집중된 단상 부하(예: 조명, 가전제품)-입니다.
IV. 3상 불균형의 위험 및 제어
- 3상 전압 불균형의 위험 및 제어-
1. 3상 전압 불균형으로 인한 위험
(1) 변압기가 불균형 부하 작동에 있을 때 한 위상 전압은 최대 부하에 있고 다른 두 위상은 그렇지 않아 변압기 용량이 완전히 활용되지 않습니다. 한편, 변압기는 장기간 부하 불균형 상태로 작동하여 국부적인 과열을 일으키고 수명을 단축시킵니다.
(2) 3상 불평형 전원 시스템에서 역상분 전류는 추가 손실을 발생시켜 선로 손실과 전압 강하를 증가시킵니다. 또한 통신 시스템에 대한 간섭을 강화하여 정상적인 통신 품질을 저하시킵니다.
(3) 계전기 보호 오작동의 원인이 될 수 있습니다.
(4) 민감한 부하로 인해 오작동이 발생할 수 있습니다.
(5) 역상분 성분은 모터의 고정자와 회전자의 동손실을 증가시켜 과열을 유발하고 절연노화를 촉진시켜 모터의 수명을 단축시킵니다.
2. 삼{1}}상 전압 불균형 개선 대책
(1) 첫째, 삼-상 대칭형 전기기기를 우선시한다.
(2) 단-단계 로드의 경우 세 단계에 합리적으로 분산하여 모든 단계에서 최적의 로드 밸런싱을 달성합니다.
(3) 삼상 시스템에서 단상 부하를-적절하게 분배할 수 없는 경우에는 서로 다른 전원 공급 지점에 연결해야 합니다.
(4) 전력 수요가 높은 단상 부하의 경우 전용 단상-변압기를 사용하여 전력을 공급합니다.
(5) 삼-상 균형 장비를 설치합니다.
- 3상 전류 불균형의 위험 및 제어-
1. 3상 전류 불균형으로 인한 위험
일상생활에는 수많은 단상 및 3상 부하가-존재합니다.{1}} 중성선(N선)과 보호 접지선(PE선)을 공유하는 경우에는 TN-C 전원 공급 장치에 단상 및 3상 장치를 다수 연결하는 것과 같습니다. 결과는 어떻게 될까요?
3상-불균형은 중성선 전류를 증가시키고, 중성선 전위를 높이며, 라인 손실을 증가시킵니다. 특히 중성선이 끊어지면 한 위상에서는 상당한 전압 스파이크가 발생하고 다른 위상에서는 상당한 전압 강하가 발생합니다. 과부하 단계는 손상을 입을 수 있으며, 저전압 단계의 장비는 작동하지 않게 됩니다.-
3상-불균형은 변압기 손실을 증가시킵니다. 배전 변압기의 전력 손실은 부하 불균형에 따라 달라지기 때문입니다. 또한 3상 전체에 걸쳐 더 큰 전압 편차를 유발하여 연결된 전기 장치의 효율성을 감소시킵니다.
(1) 삼{1}}상 전류가 불균형한 경우
수많은 단상 장치를 사용하면 3상-부하 균형을 일정하게 유지하는 것이 불가능합니다. 불균형이 발생하면 불균형 전류가 중성선을 통해 흘러 전압 변동이 발생합니다. 전압 수준은 중성선 전류와 저항에 따라 달라집니다.-전류와 저항이 높을수록 전압도 높아집니다.
중성선과 접지선을 공유하는 경우 3상 불평형 중성선에 전원이 공급되면 장비 케이스에 전기가 공급됩니다-. 이 전압은 수 볼트에서 수십 볼트까지 다양합니다. 이 전압은 높지는 않지만 전기 아크를 발생시켜 가연성 또는 폭발성 물질을 발화시켜 화재를 일으킬 수 있습니다.
예를 들어, 3상 팬이 지면(또는 금속 플랫폼)에 고정된 강철 앵글 브래킷에 장착된 경우 팬 케이스의 실제 전류가 브래킷을 통해 지면으로 흐를 수 있습니다. 브래킷의 나사가 느슨하고 모터가 진동하는 경우 나사 접촉점에 전기 아크가 발생할 수 있습니다. 가연성, 폭발성 물질이 근처에 있으면 화재가 발생할 수 있습니다.
(2) 단상 장비 중성선 파손-
끊어진 중성선으로 인해 활선 전류가 전기 장치를 통해 중성선으로 전달되어 활선 중성선이 된다는 것은 널리 알려져 있습니다. 가정용 회로의 주 중성선이 끊어지고 중성선이 동일한 접지선을 공유하는 경우, 가정 내의 모든 전기 장비 인클로저에 전류가 흐르게 되어 심각한 안전 위험을 초래할 수 있습니다.
(3) 중성선이 끊어졌습니다.
불균형한 3상 부하와 결합된 전원 공급 시스템의 중성선이 끊어지면 중성선의 접지가 손실되어 심각한 중성점 편차가 발생할 수 있습니다. 이는 궁극적으로 완전한 3상 전압 비대칭으로 이어지며, 여기서 A상 전압은 100V 이상으로 떨어질 수 있고, B상 전압은 300V까지 급등할 수 있으며, 중성 선간 전압도 수십 볼트에 도달할 수 있습니다.
2. 3상 전류 불균형 개선 대책
(1) 부하 재분배, 3상 시스템 전체에 단상-부하를-균등하게 분배합니다.
(2) 자동 무효전력 보상 및 평형장치를 설치한다.
(3) 분산 전원의 균형 잡힌 통합.
(4) 모니터링 및 경고: 배전 시스템에 스마트 모니터링 장치(예: 스마트 게이트웨이 또는 에너지 계량 모듈)를 설치하여 3-상 전류/전압 균형을 지속적으로 모니터링합니다.
따라서 저전압 배전 시스템의 3상-부하는-상 간 용량 차이가 15%를 초과하지 않도록 균형을 이루어야 합니다. 즉, 최대 위상 부하가 평균 3-상 부하의 1.15배를 초과해서는 안 됩니다.
V. 결론
3상 불균형의 영향은 고립되지 않고 '계통 측'에서 '장비 측'으로 악순환을 형성합니다. 즉, "시스템 손실 증가 → 장비 고장 → 부하 변동 → 불균형 악화"입니다. 따라서 실제 응용에서는 불균형을 국가 표준 내로 유지하여 근원적인 위험을 줄이기 위해 "설계 단계에서 부하 분산 최적화, 작동 중 실시간 모니터링, 균형 보상 장치 설치"와 같은 조치가 필요합니다.