如何从无中线的三相配电过渡到有中线的三相消耗?

电器工程 变压器 接线 高压 三相 电力工程
2022-01-19 21:19:05

典型的配电网向用户附近的变电站提供 6 或 10 kV 交流电。这通常是通过没有中性线的三相线完成的——只有三根线并联。然后有一个变压器将电压降低到 110 或 230 伏交流电。

消费者通常有单相负载,因此出现中性线 - 我们现在有三相线和中性线作为变压器输出,来自不同消费者的单相负载以循环方式连接到相位,以便希望中性线中的电流最小化,并且各相传导相等的电流。然而,除非负载完全平衡,否则不同的相位将在变压器的次级侧传导不同的电流,差异在于流过中性线的电流。

在只有三相线而没有中性线的初级侧和高压线上如何解决?

3个回答

澳大利亚的典型分销网络如下所示。

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“MV”部分是三角形连接的“三线”系统,因此您断言没有中性线是正确的。但是,通过为此目的安装的接地“之字形”变压器,有一条中性线或“零序”电流流向大地的路径。(安装接地变压器的原因值得单独提问和回答。)

有一些现象可能会在 MV 传输线上产生中性线电流,但不平衡的 LV 负载会导致电流在 LV 中性点/中性点中流动,但不会导致 MV 中性线电流

这是为什么?

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上图显示了一个三角形高压、接地星形低压系统。有一个单相负载从 LV 绕组 1 汲取 1 个单位 (1 pu) 的电流,电流通过 LV 中性线返回。

HV上会发生什么?

每个变压器的 HV 和 LV 绕组都通过铁芯进行磁耦合,因此必须适用“安匝平衡”定律。即能量守恒适用于HV和LV绕组对HV1-LV1、HV2-LV2和HV3-LV3之间。

这意味着绕组 LV 1 上的 1 pu 电流必须通过绕组 HV1 上的 1 pu 电流来平衡。并且由于 LV2 或 LV3 中没有电流流动,因此 HV2 或 HV 3 中也不会有电流流动。

根据基尔霍夫电流定律,绕组 HV1 中的 1 pu 电流必须来自 HV 线 L1 和 HV 线 L2。那是:

对于三角高压、星形接地低压系统,单相低压负载在高压系统上表现为相间负载。

这回答了您最初的问题:无论低压侧的负载多么不平衡,高压侧都不会流过中性线,因此不需要中性线。


这就引出了一个问题:“如果三角形连接系统上不需要中性线,我们为什么还要费心在上面安装接地变压器呢?”

我能想到的几个原因 - 虽然我不确定这些,所以不要在这里引用我......

  1. 如果没有接地,三角形网络将相对于地浮动,并且可能相对于地处于任意电位。即中压系统可以上升到高于地电压132,000V。需要使用接地变压器将中压系统接地并防止其浮接至危险电压。
  2. “中性”零序电流确实在中压网络上流动,即来自电容线路充电电流。(编辑 2015-09-22:充电电流在正常情况下是平衡的。)接地变压器为这些零序电流提供了一个去处。
  3. 对于因线路接地故障引起的任何短路故障电流,接地变压器将是最具吸引力的返回路径。因此,这是一个放置接地故障检测继电器的有吸引力的地方。

它通常是通过用三角形连接(或 \$ \Delta \$)为变压器供电的配电线路完成的,并且用户连接到带有中性线的星形连接变压器的每一相。

电流不会流过其他两相,因此负载不会改变次级其他两条线上的电压。

三角星

作为参考,我从教授那里得到了这张照片。Franco Mastri幻灯片

系统的初级/高压侧能够处理不平衡相电流,但为了优化资源使用,它们应该是平衡的。例如,如果每个相的最大允许负载为 1,000A,那么如果实际电流为 1000、900、1100,则您必须降低整体负载以将最大电流保持在 <= 1000A,因此您按比例缩小 1000/1100 = 0.9091 在每个相位给出 909、818、1000 安培或总共 2727A,而不是 3000 的名义最大值,因此功率处理能力约为应有的 91%。

如果您将没有中性线的三相馈入三角形连接的变压器初级侧并以星形模式连接三个输出相绕组,您将得到一个中性线(三角形的中心点)加上 3 x 相。如果需要平衡初级相电流,则需要平衡次级负载。因此:

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