實現(xiàn)三相交流供電

李毅靈

摘要： 所謂三相交流供電， 就是用戶直接引進(jìn)三相交流電， 這就要求所有的家用電器都改用三相電源。交流輸送電質(zhì)量不如直流電， 而新一代直流輸電工程在我國從1999 年就實現(xiàn)了。在電機制造方面， 若用相同的材料， 三相電機的容量較單相機的容量可大50%。現(xiàn)在單相電機大踏步走入家庭， 家用空調(diào)、電風(fēng)扇、冰箱、洗衣機、微波爐、抽油煙機等都是單相電機， 現(xiàn)在生活用電由原來占總用電的7% 上升到15%以上。所有的家用電器的電機都改為三相電機， 其節(jié)能效果一定是顯著的。三相交流供電提高線路運行的穩(wěn)定性， 改善了居民用電質(zhì)量， 節(jié)約了有限的能源， 是利大于弊的。本文就關(guān)于單相交流電220V 變成三相交流供電進(jìn)行深入探討，可供參考。

關(guān)鍵詞： 單相交流電；220V；三相交流供電；平衡；安全系數(shù)

前言：現(xiàn)在單相電機大踏步走入家庭， 家用空調(diào)、電風(fēng)扇、冰箱、洗衣機、微波爐、抽油煙機等都是單相電機， 所有的家用電器的電機都改為三相電機， 其節(jié)能效果一定是顯著的，實現(xiàn)家庭三相交流供電代替單相交流供電， 三相交流供電由于負(fù)載永遠(yuǎn)平衡， 使三相不平衡變成相對的。三相交流供電提高線路運行的穩(wěn)定性， 改善了居民用電質(zhì)量， 節(jié)約了有限的能源。三相交流供電可以有兩種實施方案， 一種是不改變現(xiàn)在的配電方式（ 220V/380V） 。實際上就是提高電壓， 等價于擴(kuò)大供電范圍。緩解當(dāng)前供電緊張。另一種是從安全角度出發(fā)降低電壓， 降低電壓到線電壓110V， 即相電壓65V 是比較理想的。本文具體分析單相交流供電變?nèi)嘟涣鞴╇姷谋匾浴?/p>

1 三相供電有利供電網(wǎng)絡(luò)的平衡

實現(xiàn)三相交流配電， 負(fù)載始終對稱， 扭轉(zhuǎn)過去三相平衡是相對的， 三相不平衡是絕對的。徹底消除了三相不平衡對用戶的影響。

當(dāng)三相不平衡時能引起一相電壓升高， 兩相電壓降低。這是一般電工理論書都有的習(xí)題， 也是生活中所能見到的事實。三相不平衡使中性線有電流， 有可能使中性線帶危險電壓。如三相不平衡超過允許偏差范圍， 致使供電質(zhì)量下降，用戶不能正常運行。網(wǎng)上資料表明： “電壓偏高10%， 白熾燈壽命將縮短一半以上”。

三相不平衡對電機可有影響。在同步電機中， 三相不平衡產(chǎn)生的負(fù)序電流能產(chǎn)生相對于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速2 倍的反向磁場，從而在轉(zhuǎn)子和定子中產(chǎn)生附加損耗及振動。在異步電動機中， 由于負(fù)序阻抗是正序阻抗的1/8 -1/5， 即使不大的負(fù)序分量（ 1%額定電壓） ， 也將得到很大的不對稱電流（ 7% - 9%額定電流） ， 使電機增加損耗（ 發(fā)熱） ， 減少轉(zhuǎn)矩， 產(chǎn)生振動。因此三相不平衡也是三相電機過載原因之一。

三相不平衡的零序電流導(dǎo)致配電變壓器溫升過高， 不平衡電流使配電變壓器動力下降。不平衡運行通過配電變壓器可反饋到一次回路， 造成網(wǎng)絡(luò)不平衡， 它也是產(chǎn)生高次諧波的原因之一， 對供電網(wǎng)絡(luò)的保護(hù)系統(tǒng)造成誤動作， 人們稱為諧波“污染” ， 諧波產(chǎn)生的電磁輻射， 也能干擾鄰近通訊。

2 三相供電實現(xiàn)節(jié)省能源

三相供電在原有導(dǎo)線規(guī)格不變的情況下， 增加一根導(dǎo)線， 輸出功率是原來的3 倍， 即

輸出容量比原來提高3 倍。在功率不變的情況下， 三相電一根相線的電流是單相電一根線電流的1/3 倍， 電流和導(dǎo)線截面積成正比， 增加一根導(dǎo)線， 導(dǎo)線截面積就可減小， 節(jié)約了銅線。在功率不變的情況下， 忽略感抗容抗影響， 線路損失功率計算如下：

在相等時間內(nèi)， 線路能量損失下降為原來的一半?？梢娫黾右桓鶎?dǎo)線， 經(jīng)濟(jì)效益是顯著的。在當(dāng)前供電緊張情況下， 降低了線損、提高了容量， 在保證供電電壓偏差范圍內(nèi)， 實際上就是提高供電范圍。

雖然單相電機已經(jīng)發(fā)展多年， 但單相電機與三相電機相比還有三低， 即效率低、過載能力低和功率因數(shù)低， 表1 給出三相電機與單相電機的對比參數(shù)。

由表1 還可見， 在功率相同情況下， 還有兩高。單相電機起動電流的平均值是三相電機的4.5 倍為一高， 它是居民家庭電壓閃變的來源之一； 另一高是工作電流單相電機是三相電機的3.65 倍。

實現(xiàn)三相供電， 對電機就能推廣Y-△負(fù)載切換裝置，減輕負(fù)載時將繞組切換成星形接法， 以提高效率減少損耗。例如家庭空調(diào)， 比較常用的是抽濕， 如果將抽濕檔電機接成Y 形連接， 既提高了功率因數(shù)也節(jié)省了能源。

可見三相供電比單相供電經(jīng)濟(jì)效益高。但在小區(qū)、樓宇里目前還是單相供電， 這是以前人們無法解決的， 也是只滿足照明需要的年代沒有必要解決的。

3 三相供電提高居民用電質(zhì)量

鑒于人們生活水平的逐步提高， 對于燈的作用， 已不再停留在基本照明這一簡單的需求上， 而是把燈作為一種生活中不可缺少的藝術(shù)品來看待。居民家庭對于照明的質(zhì)量也明顯提高。對周期性電壓急劇變化引起的照明閃變， 也就是照明燈閃爍引起人眼視覺不適或疲勞， 人們提出了更高的要求。由此市場研究開發(fā)出無閃燈， 除直流燈外， 有變頻燈， 它升高頻率帶來電磁輻射， 有裂相燈， 它是把單相電分裂成兩相， 接兩個燈管。而三相電源相當(dāng)于接三個燈管， 自然是最佳的選擇。燈的亮度選擇也可以用上Y-△負(fù)載變換， 向上撥動開關(guān)是星形聯(lián)結(jié)夜間照明用， 向下?lián)軇娱_關(guān)是三角形負(fù)載額定功率發(fā)光。對電視機來說， 三相電源整流比單相電源整流效率高、波形好。

4 三相供電提高用電安全系數(shù)

由單相供電變?nèi)喙╇姡?可以有兩種方案， 一種是前面講的不改變現(xiàn)在的配電方式（ 220V/380V） 。這實際是升高了電壓， 降低供電電流， 節(jié)約銅線， 降低損耗， 提高供電范圍， 緩解當(dāng)前供電緊張的局面。在國外對小區(qū)、對塔樓升高到四百多伏單相供電的實例是存在的。英國居民用電就是240V。另一種方案是從人身安全角度考慮， 降低電壓。據(jù)資料統(tǒng)

計： 低壓觸電占觸電總數(shù)85%。而單相觸電又占低壓觸電75%， 即一相一地直接或間接觸電。如改成三相供電， 線電壓110V， 則相電壓110/ ≈ 63.5v（ 簡單說成65V） ， 把220V 相電壓降低約3. 5 倍， 人站在地上碰火線不是110V， 而是63.5V。這樣人一相一地觸電幾率大大下降， 提高了安全系數(shù)。

三相交流供電給用戶帶來的變動。三相供電比當(dāng)前提倡推廣的TN- S 配電系統(tǒng)（ 三相五線制） 還是少了一棵線。有利， 就有弊， 降低了電壓， 在相同功率下（ 65V 下） ， 線電流就要比220V 時的單相電流增大1. 15 倍。白熾燈的燈絲由三段構(gòu)成， 連接成星形或三角形負(fù)載， 像舊式電子管一樣用插頭、插座形式引出。日光燈也是一樣， 由三個燈管構(gòu)成， 像節(jié)能燈那樣， 也可組成圓形燈管?，F(xiàn)在的科技完全可以制造成5 瓦、10 瓦的光源。所有單相插座改為三相插座， 在降低電壓情況下， 三線插座不用轉(zhuǎn)換成四線插座。室內(nèi)布線相應(yīng)增加一根。開關(guān)、電度表都換成三相開關(guān)和三相電度表， 電度表旁的漏電保護(hù)器替換成斷相保護(hù)器， 防缺相運行。單相交流電的優(yōu)點是一根線帶電（ 一般情況） ， 線路簡單。缺點是漏電保護(hù)器許多人不喜歡用， 它的靈敏動作給家庭生活帶來不便（ 冰箱停電） 。

5 結(jié)束語

總之，三相交流供電在公寓中已經(jīng)到戶，大的中央空調(diào)就是三相交流供電。當(dāng)前世界各國居民用電都是單相交流供電， 在大量單相電機涌入家庭的今天， 為了節(jié)省能源、提高電機效率， 為了克服電壓閃變 的現(xiàn)象， 提高居民供電質(zhì)量， 為了電網(wǎng)穩(wěn)定及平衡的需要， 改變配電方式實現(xiàn)三相交流供電到每一家是值得大力推廣的。

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