實(shí)例探究影響電機(jī)正常工作的電源因素

1 引言

1.1起因經(jīng)過(guò)：漯河供電公司城郊供電所西河臺(tái)區(qū)一菜農(nóng)澆菜時(shí)，發(fā)現(xiàn)電機(jī)出水極緩，就將電源關(guān)閉，仔細(xì)檢查電機(jī)，未發(fā)現(xiàn)任何異常。再試，結(jié)果依舊。

城郊供電所工作人員先用電筆測(cè)試三相電壓時(shí)，發(fā)現(xiàn)兩相電壓電筆氖管極亮，另一相電筆氖管不亮;再用萬(wàn)用表測(cè)試線電壓正常，而相電壓不正常。因此判斷為一相接地，即用電筆測(cè)量，氖管不亮的該相接地。

由于該臺(tái)區(qū)用戶(hù)多，主下戶(hù)線就有70多條，需通過(guò)逐基登桿將下戶(hù)線逐條解下試送，來(lái)查找故障原因，工作量大。于是，又抽調(diào)了兩名農(nóng)電工來(lái)支援，為了縮小范圍，把側(cè)重點(diǎn)放在動(dòng)力用戶(hù)。經(jīng)過(guò)近3個(gè)小時(shí)的排查，反復(fù)停送電操作，在解下第18條下戶(hù)線后，用萬(wàn)用表測(cè)試線電壓、相電壓均正常。接下來(lái)，沿著第18條下戶(hù)線(該下戶(hù)線是一預(yù)制廠線路)查找問(wèn)題，終于找到了原因——電纜一相外皮磨破與震動(dòng)

榜外殼接觸造成該相接地。經(jīng)過(guò)換線處理，接地故障排除，及時(shí)保證了用戶(hù)安全可靠用電。

1.2原因分析：三相電壓中，因一相接地，會(huì)引起相電壓之間不平衡，造成接地一相電壓降低，另外兩相電壓升高。從而，導(dǎo)致中性點(diǎn)電壓位移，零線帶電。

1.3造成后果：該現(xiàn)象會(huì)對(duì)用戶(hù)的機(jī)械設(shè)備、電器造成不良影響直至燒毀，同時(shí)也容易引發(fā)人身安全事故。

2 綜述影響電源質(zhì)量的幾種常見(jiàn)因素及利弊：

電力系統(tǒng)的電能質(zhì)量涵蓋范圍廣泛，如：三相電壓不平衡、功率因數(shù)低、諧波影響(畸變、諧波共振)等。

2.1相電壓不平衡：

負(fù)載不平衡會(huì)使變壓器處于不對(duì)稱(chēng)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，不但造成變壓器的損耗增大，甚至?xí)?dǎo)致變壓器燒毀。其三相負(fù)載不平衡時(shí)主要影響如下：

2.1.1壓器損耗：

變壓器的損耗包括空載損耗和負(fù)載損耗。正常情況下變壓器運(yùn)行電壓基本不變，即空載損耗是一個(gè)恒量。而負(fù)載損耗則隨變壓器運(yùn)行負(fù)荷的變化而變化，且與負(fù)載電流的平方成正比。當(dāng)三相負(fù)載不平衡運(yùn)行時(shí)，變壓器的負(fù)載損耗可看成三只單相變壓器的負(fù)載損耗之和，造成極大的浪費(fèi)。

2.1.2零序電流過(guò)大，局部金屬元件溫度升高：

三相不平衡運(yùn)轉(zhuǎn)下的變壓器，必然會(huì)產(chǎn)生零序電流。由于變壓器內(nèi)部零序電流的存在就會(huì)在鐵芯中產(chǎn)生零序磁通，構(gòu)成回路。由此引起的磁滯損和渦流損往往會(huì)造成這些部件發(fā)熱，致使變壓器局部金屬元件溫度升高，嚴(yán)重時(shí)將導(dǎo)致變壓器事故。

另外，三相不平衡運(yùn)轉(zhuǎn)引起的不平衡電壓存在著正序、負(fù)序、零序三個(gè)電壓分量，將使電動(dòng)機(jī)出力減少。

其次，三相負(fù)載不平衡運(yùn)行，將增加輸配電線路的損耗。在輸送相同容量電能的情況下，其消耗掉的功率比對(duì)稱(chēng)負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)多得多，將造成很大的浪費(fèi)。

2.2功率因數(shù)低：

系統(tǒng)上所裝接的負(fù)載，除白熾燈、電爐等屬于純電阻性負(fù)載外，其余大多數(shù)負(fù)載像感應(yīng)電動(dòng)機(jī)、變壓器、電冰箱、日光燈等，均含有電阻及電感成份，因此線路電流的相位角往往滯后于電壓相位角。在物理學(xué)中，電流通常分成有效電流與無(wú)效電流兩種分量，不論哪一種，都是由發(fā)電機(jī)經(jīng)輸電及配電線路來(lái)供給，但電能表所計(jì)量的僅為有效功率部分，并且無(wú)效電流也會(huì)增加線路壓降及線路損失。

2.2.1.功率因數(shù)低的危害。功率因數(shù)較低時(shí)，消耗電功率較大，此時(shí)其消耗電流則更大，可能超過(guò)線路負(fù)荷，造成斷路器動(dòng)作而跳閘，更嚴(yán)重時(shí)可能造成電線失火，導(dǎo)致火災(zāi)發(fā)生。

2.2.2 功率因數(shù)增加的益處。改善功率因數(shù)后，線路總電流減少，使已達(dá)飽和的變壓器、開(kāi)關(guān)等機(jī)器設(shè)備和線路容量獲得釋放，因此可減少溫升并延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命。

2.3電壓電流諧波影響：

近幾年來(lái)，由于電子組件的制造技術(shù)與應(yīng)用技術(shù)的飛速發(fā)展，造成高速開(kāi)關(guān)設(shè)備的使用急劇增加，而一般電子整流設(shè)備具有非線性之負(fù)載特性，導(dǎo)致電力系統(tǒng)諧波污染日益嚴(yán)重。理想之供電電源只含基頻成份，非線性負(fù)載在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)造成電壓、電流波形異常，其主要成分即為諧波電壓、諧波電流。諧波污染最常見(jiàn)影響：

2.3.1造成電容器過(guò)電流或過(guò)電壓而導(dǎo)致電容器過(guò)熱或毀損;

2.3.2增加變壓器和電機(jī)的繞組損失;

2.3.3保護(hù)設(shè)備動(dòng)作異常;

2.3.4輸電線或電纜因集膚效應(yīng)而過(guò)熱;

2.3.5引起電壓閃爍或電壓波動(dòng)現(xiàn)象。

3 結(jié)束語(yǔ)：上述因素會(huì)影響電源系統(tǒng)安全、增加系統(tǒng)耗能。生產(chǎn)設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間在非正常電能質(zhì)量下工作，再加上配電系統(tǒng)本身若無(wú)其它保護(hù)設(shè)備時(shí)，無(wú)論是電力設(shè)備或生產(chǎn)設(shè)備直接承受來(lái)自電源的影響，運(yùn)轉(zhuǎn)壽命則大幅度降低。因此，在電力系統(tǒng)生產(chǎn)過(guò)程中，確保電能質(zhì)量則尤為重要。

參考文獻(xiàn)ぃ

[1] 《電機(jī)學(xué)》周鶚..北京.中國(guó)電力出版社

[2] 《大學(xué)物理學(xué)》馬文蔚，朱莉編寫(xiě), 高等教育出版社出版發(fā)行。

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