三相平衡系统推动节电技术革命

市场需求决定生产导向，近两年电荒伴生的商业机遇迅速催生了节电产业。而各种节电产品能否得到市场的广泛推广和应用，取决于产品技术含量的高低和质量的优劣。目前，市场上常见的节电器就工作原理而言有冷热电联产技术、变频调速技术、相控调压技术、绿色照明工程技术等十多个种类。就技术层面而言，在用电侧通过改造的方式，如加装先进的节电控制装置，通常可以使设备的用电量减少6%～20%。成熟的节电技术，都可以使用不同的用电设备，如电机、电灯、空调、压缩机，甚至一个用电系统的用电量获得大幅度的降低。

　　目前，我国已开发出一种用于系统节电改造的国际先进节电技术及产品---三相平衡系统节电器。该技术由珠海市华天电气科技有限公司投入巨额资金从韩国引进，通过技术人员的科研攻关，开发出符合我国国内电网及用电实际情况的“赢电”SmartPower三相平衡系统节电器。该节电器是一种将ZSF(ZeroSequenceFilter)的基本原理和具有国际发明专利的先进技术结合而诞生的高科技系统节电产品。它是一种将各种电力产品及电力机器设备上消耗的盈余消费电力及运转中消耗的消费电力在确保其正常的动作范围内，实现消耗最小化，是一种具有划时代意义的电力节减装置。

　　在介绍三相平衡系统节电技术之前，有必要向读者介绍一下三相不平衡、谐波和高电压等对电网、电气设备及用电系统的危害和影响。

　　三相不平衡的危害和影响

　　三相不平衡是指三相电源各相的电压不对称。是各相电源所加的负荷不均衡所致，属于基波负荷配置问题。发生三相不平衡即与用户负荷特性有关，同时与电力系统的规划、负荷分配也有关。《电能质量三相电压允许不平衡度》(GB/T15543-1995)适用于交流额定频率为50赫兹。在电力系统正常运行方式下，由于负序分量而引起的PCC点连接点的电压不平衡。该标准规定：电力系统公共连接点正常运行方式下不平衡度允许值为2%，短时间不得超过4%。

　　对变压器的危害。在生产、生活用电中，三相负载不平衡时，使变压器处于不对称运行状态。造成变压器的损耗增大(包括空载损耗和负载损耗)。根据变压器运行规程规定，在运行中的变压器中性线电流不得超过变压器低压侧额定电流的25%。此外，三相负载不平衡运行会造成变压器零序电流过大，局部金属件升温增高，甚至会导致变压器烧毁。

　　对用电设备的影响。三相电压不平衡的发生将导致达到数倍电流不平衡的发生。诱导电动机中逆扭矩增加，从而使电动机的温度上升，效率下降，能耗增加，发生震动，输出亏耗等影响。各相之间的不平衡会导致用电设备使用寿命缩短，加速设备部件更换频率，增加设备维护的成本。断路器允许电流的余量减少，当负载变更或交替时容易发生超载、短路现象。中性线中流入过大的不平衡电流，导致中性线增粗。

　　对线损的影响。三相四线制结线方式，当三相负荷平衡时线损最小；当一相负荷重，两相负荷轻的情况下线损增量较小；当一相负荷重，一相负荷轻，而第三相的负荷为平均负荷的情况下线损增量较大；当一相负荷轻，两相负荷重的情况下线损增量最大。当三相负荷不平衡时，无论何种负荷分配情况，电流不平衡度越大，线损增量也越大。

　　谐波的危害和影响。谐波是指电压波形畸变。属于负荷特性问题，是非线性负荷造成的，与非线性负荷所固有的特性有关。与供电质量关系不大，网络的运行方式、结构参数、储能设备的配置对谐波问题有重要的影响。只要有非线性负荷接入电网，就会产生谐波。有几个常见多发的问题是由谐波引起的：电压畸变、过零噪声、中性线过热、变压器过热、断路器的误动作等。供电电压过高的危害随著发电设备建设及改造工程的不断竣工，电网发电后，输配电网经过升压改造，使原来电网末端电压偏低的现象得到改善，但如此带来电网的电压普遍偏高，特别是晚间供电电压更高，譬如某地区晚上380伏电压达到425伏，普遍接近410伏，此时用电设备在高于设备额定电压状态下运行，处于过载的工作状态，将会导致设备过度发热，缩短寿命。实验证明白炽灯的电源电压每升高5%，其平均寿命降低47%，荧光灯电压每升高10%，其平均寿命降低15%，而对于大量的电气设备(如电动机、变压器、接触器、电磁铁等)带有铁芯的电气而言，电压升高则会引起铁损和铜损增加。因为电气设备在高于额定电压和电流状态下运行时，铁芯的自身损耗与总电压的平方成正比，铜损则与电流的平方成正比，所以不但形成了较大的能源浪费，而且会降低设备的平均使用寿命。

　　用电设备的运行指标和额定寿命是对其额定电压而言的。当其端子上出现电压偏差时，其运行参数和寿命将受到影响，影响程度视偏差的大小、持续的时间和设备状况而异。通过上面的相关探讨与分析，我们知道，三相不平衡、谐波和过高电压对变压器、电气设备及用电系统的危害和影响是十分严重的，尤其是在很大程度上浪费了较多的电力消耗。

　　因此，解决用电系统的三相不平衡、谐波和过高电压等问题是十分必要的，尤其是在电力供应紧缺的今天，更是迫在眉睫。

　　从技术方面，对三相不平衡、谐波和过高电压等问题进行分别进行解决有很多措施和办法。但对用电企业本身来说，如果采用一些先进的技术和措施分别进行解决，将面临许多困难，首先是改造投入的资金将是一笔不小的数目，其次是工作量将十分巨大，另外还涉及到企业的用电佈局以及生产的实际情况等问题。总之，用电企业要对用电系统中的三相不平衡、谐波和过高电压等问题进行分别进行解决，必将是一个十分艰巨的工程。

　　那是否有更先进和成熟的技术可以系统解决这个问题呢?

　　三相平衡系统节电技术及产品的问世，这些问题就迎刃而解了。三相平衡系统节电器采用先进的电磁平衡技术，使三相输出的电压、电流趋于平衡和稳定，併可调整过剩电压，降低设备启动电流，抑制高次谐波，过滤浪涌和瞬流，从而改善用电品质，同时还可以提高用电设备的使用效率，延长其使用寿命。