簡(jiǎn)述三相不平衡對(duì)電力系統(tǒng)的影響及改善措施

1、k一論文發(fā)表專(zhuān)冢一）中國(guó)學(xué)術(shù)期刊網(wǎng)www.qikanwang.nel簡(jiǎn)述三相不平衡對(duì)電力系統(tǒng)的影響及改善措施摘要：隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，電網(wǎng)的三相負(fù)荷不平衡現(xiàn)象日益突出。當(dāng)三相負(fù)荷分布不對(duì)稱(chēng)時(shí)，除了可能導(dǎo)致旋轉(zhuǎn)電機(jī)轉(zhuǎn)子發(fā)熱損壞、繼電保護(hù)誤動(dòng)作、大負(fù)荷相設(shè)備過(guò)負(fù)荷等危害外，還將引起配電網(wǎng)線(xiàn)損的嚴(yán)重增加。這種增加有時(shí)數(shù)倍于三相負(fù)荷對(duì)稱(chēng)分布的線(xiàn)損。采取切實(shí)可行、經(jīng)濟(jì)合理的補(bǔ)償抑制措施，提高其電能質(zhì)量確保系統(tǒng)的安全、可靠和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。關(guān)鍵詞：三相不平衡危害措施1造成三相不平衡的主要原因造成三相不平衡的主要原因是大容量非對(duì)稱(chēng)負(fù)荷的接入和電網(wǎng)中的諧波分量。電力機(jī)車(chē)和電弧爐是一個(gè)典型的非對(duì)稱(chēng)負(fù)載。交流電氣化鐵路

2、在國(guó)內(nèi)是從電力系統(tǒng)110kv（220千伏）電力機(jī)車(chē)牽引變壓器降壓到27.5千伏（55千伏）后向牽引和電力機(jī)車(chē)單相供電，因電力機(jī)車(chē)為大功率單相整流拖動(dòng)負(fù)荷，牽引變壓器中將會(huì)產(chǎn)生負(fù)序電流和負(fù)序電壓。除含基波成分外，還含諧波成分，因此實(shí)際上系統(tǒng)負(fù)序分量也將含諧波，但是基波成分占主要部分，特別是采取一定的濾波措施以后仍然如此。止匕外，牽引負(fù)荷具有波動(dòng)性大和沿線(xiàn)分布廣的特點(diǎn)，針對(duì)電力系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，電氣化鐵路牽引負(fù)荷屬于非線(xiàn)性不平衡負(fù)載的動(dòng)態(tài)干擾。交流電弧爐煉鋼由于技術(shù)和經(jīng)濟(jì)的優(yōu)勢(shì)，發(fā)展迅速。單機(jī)容量從過(guò)去的幾噸到三四百?lài)?，電弧爐變壓器從幾百兆伏安提高到100-200mva。電弧爐煉鋼白冶煉周期為1.5-6k

3、一論文發(fā)表專(zhuān)冢一）中國(guó)學(xué)術(shù)期刊網(wǎng)www.qikanwang.nel小時(shí)，這主要取決于電弧爐的類(lèi)型，規(guī)模和工藝，在這段時(shí)間內(nèi)，對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生很多的不利影響。包括有功功率和無(wú)功功率沖擊引起的電壓波動(dòng)和閃變、電弧的非線(xiàn)性導(dǎo)致的大量諧波注入電網(wǎng)等。2三相不平衡的主要危害三相不平衡對(duì)發(fā)電機(jī)的影響發(fā)電機(jī)定子繞組有負(fù)序電流時(shí)，在轉(zhuǎn)子表面（例如，大齒，小齒，梢楔，護(hù)環(huán)等），阻尼繞組和勵(lì)磁繞組中引起的兩倍電源頻率的電流。汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子是單一鍛成體。具有很強(qiáng)的阻尼作用，所以二倍頻率電流的勵(lì)率電流在勵(lì)磁繞組中感應(yīng)的分量很??；又因二倍頻電流有較強(qiáng)的集膚效應(yīng)，對(duì)轉(zhuǎn)子表面的滲透深度僅幾毫米，流通路徑中等價(jià)有功電阻較大。故而發(fā)

4、電機(jī)在不對(duì)稱(chēng)運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)子表面產(chǎn)生的附加損耗可能就會(huì)很大。發(fā)生不對(duì)稱(chēng)故障時(shí)，定子直流分量會(huì)在轉(zhuǎn)子表面產(chǎn)生工頻電流的影響。它在轉(zhuǎn)子表面的滲透深度比二倍頻電流深引起附加溫升。發(fā)電機(jī)不對(duì)稱(chēng)運(yùn)行時(shí)，定子電流中最大相電流可能超過(guò)額定值，轉(zhuǎn)子表面感應(yīng)的二倍頻電流密度很大，轉(zhuǎn)子表面諧波附加損耗與二倍頻電流所產(chǎn)生的損耗相疊加，將導(dǎo)致轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)件，特別是護(hù)環(huán)與轉(zhuǎn)子本體嵌裝面、邊段梢楔與小齒接觸面以及大齒橫向梢兩端過(guò)熱甚至燒損。使三相電壓不平衡，中性點(diǎn)電位漂移規(guī)程規(guī)定：“配電變壓器在運(yùn)行中，其中性線(xiàn)的電流不得高于配電變壓器的出口電流的25%,當(dāng)變壓器在正常的三相平衡負(fù)載的運(yùn)行狀況時(shí)，在理想的情k一論文發(fā)表專(zhuān)冢一）中國(guó)

5、學(xué)術(shù)期刊網(wǎng)www.qikanwang.nel況下，中性點(diǎn)的電壓為零，也就是說(shuō)中性線(xiàn)上沒(méi)有電流流過(guò)。而當(dāng)配電變壓器運(yùn)行在三相不平衡狀況下時(shí)，中性點(diǎn)的電位出現(xiàn)漂移，且三相輸出電壓也隨之不平衡了。如一臺(tái)10/0.4kv的配電變壓器，其接線(xiàn)方式為y/yno接線(xiàn)，正常運(yùn)行時(shí)，它們的相位及相量都是平衡對(duì)稱(chēng)的。如果三相負(fù)載嚴(yán)重不對(duì)稱(chēng)不平衡時(shí)，在零線(xiàn)上就會(huì)出現(xiàn)比較大的電流和較高的電壓，它將導(dǎo)致人身觸電的危險(xiǎn)和重負(fù)載相用電設(shè)備因電流過(guò)大而燒壞的惡果。三相不平衡運(yùn)行增加變壓器及線(xiàn)路損耗保持配電變壓器平衡運(yùn)行卻是節(jié)能、提高電能質(zhì)量的手段之一。三相電力變壓器運(yùn)行的對(duì)稱(chēng)設(shè)計(jì)。在運(yùn)行正常時(shí)，變壓器一次側(cè)電源與二次側(cè)負(fù)荷均

6、應(yīng)對(duì)稱(chēng)。但國(guó)內(nèi)城鄉(xiāng)配電網(wǎng)中大部分采用了三相四線(xiàn)制的接線(xiàn)方式，并且配電變壓器為y/yo接線(xiàn)，其一次側(cè)無(wú)零序電流，二次側(cè)有零序電流，因此二次側(cè)的零序電流完全是勵(lì)磁電流，產(chǎn)生的零序磁通不能在鐵芯中閉合，需要通過(guò)油箱壁閉合，進(jìn)而在鐵箱等附件中發(fā)熱產(chǎn)生鐵損，y/yno接線(xiàn)變壓器的零序電阻比正序電阻要大，因此零序電流產(chǎn)生的附加鐵損較大。配電網(wǎng)中因單相負(fù)荷的存在，往往會(huì)造成三相不平衡，結(jié)果不僅會(huì)導(dǎo)致相線(xiàn)損耗增加，而且使中性線(xiàn)有電流通過(guò)，產(chǎn)生損耗，使線(xiàn)損也大大增加。三相不平衡易引起繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置的誤動(dòng)作電力系統(tǒng)的發(fā)展，大容量和長(zhǎng)距離重負(fù)荷的出現(xiàn)，對(duì)繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置提出愈來(lái)愈高的要求。如果是電力系統(tǒng)在大負(fù)

7、荷不平衡的狀態(tài)下，特k一論文發(fā)表專(zhuān)冢一）中國(guó)學(xué)術(shù)期刊網(wǎng)www.qikanwang.nel別是一些非線(xiàn)性負(fù)荷的動(dòng)態(tài)，就會(huì)使近區(qū)電網(wǎng)中出現(xiàn)較高的負(fù)序和諧波水平。在負(fù)序和諧波共同的作用下，負(fù)序和諧波效應(yīng)將導(dǎo)致負(fù)序故障的繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置的誤動(dòng)作（即：非故障起動(dòng)）。負(fù)序電壓濾過(guò)器的的輸出端通常于負(fù)序電壓繼電器相連接，作為不對(duì)稱(chēng)短路保護(hù)的啟動(dòng)元件。因此負(fù)序電壓濾過(guò)器的輸入端于系統(tǒng)的線(xiàn)電壓相連接，因?yàn)榫€(xiàn)電壓中不含零序分量。在系統(tǒng)正常運(yùn)行情況下，負(fù)序電壓濾過(guò)器基本上沒(méi)有輸出；當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生不對(duì)稱(chēng)短路故障時(shí)，其輸出電壓很大時(shí)負(fù)序電壓繼電器能可靠起動(dòng)。負(fù)序電流除了引起負(fù)序起動(dòng)元件的誤動(dòng)作外，還會(huì)降低負(fù)序起動(dòng)元件反應(yīng)

8、于電網(wǎng)故障的靈敏度。其主要原因是：干擾性負(fù)序電流的相角可以和電網(wǎng)短路引起的負(fù)序電流的相角相反，從而減小起動(dòng)元件的負(fù)序電流。3改善三相不平衡的措施不對(duì)稱(chēng)負(fù)荷分散的供應(yīng)，減少集中連接過(guò)多造成的不平衡度超標(biāo)由于平衡的三相系統(tǒng)的總功率是恒定的，與時(shí)間無(wú)關(guān)，其平衡值不平衡的三相系統(tǒng)總功率波動(dòng)，因此將不平衡的三相系統(tǒng)改造成一個(gè)均衡三相系統(tǒng)時(shí)，在平衡裝置中應(yīng)該設(shè)有能夠暫時(shí)存儲(chǔ)電磁能量的電磁元件。使不對(duì)稱(chēng)負(fù)荷合理分配到各相，盡量使其平衡化如果產(chǎn)生電壓不對(duì)稱(chēng)的原因主要是由于單相負(fù)荷在三相系統(tǒng)中位置的不合理分布則在設(shè)計(jì)供電系統(tǒng)時(shí)首先要使單相負(fù)荷平衡地在三相分布降低三相負(fù)荷電流不平衡度供電網(wǎng)絡(luò)的電流不平衡度應(yīng)小于2

9、0%k一論文發(fā)表專(zhuān)冢一)中國(guó)學(xué)術(shù)期刊網(wǎng)www.qikanwang.nel但在tn及tt系統(tǒng)接地形式的低壓電網(wǎng)中當(dāng)選用y/y0繞組的三相變壓器時(shí)由單相不平衡負(fù)荷引起的中性線(xiàn)電流不得超過(guò)低壓繞組額定電流的25%且其一相的電流在滿(mǎn)載時(shí)不得超過(guò)額定值在1000V以下的配電網(wǎng)中各項(xiàng)安裝的單相用電設(shè)備其相間容量最大值與最小值之差一般不應(yīng)超過(guò)15%將不對(duì)稱(chēng)負(fù)荷接到更高電壓級(jí)上供電，以使連接點(diǎn)的短路容量sk足夠大(例如對(duì)于單相負(fù)荷。sk大于50倍負(fù)荷容旦時(shí)，就能保證連接點(diǎn)的電壓不平衡度小于2%)。目前國(guó)際上采用靜止無(wú)功補(bǔ)償器(svc)。svc以其具有快速調(diào)節(jié)無(wú)功的功能為主要特征，廣泛適用于一切沖擊負(fù)荷和要求快速進(jìn)行動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償?shù)膱?chǎng)合，校正三相電壓不平衡(由分相無(wú)功功率補(bǔ)償實(shí)現(xiàn))。svc一般由并聯(lián)的感性和容性?xún)纱蠡芈窐?gòu)成，其中至少一個(gè)回路為動(dòng)態(tài)回路，即能根據(jù)補(bǔ)償要求快速變化其無(wú)功功率的回路。依據(jù)構(gòu)成動(dòng)態(tài)回路的不同方式，目前主要有三種型式的svc：晶閘管控制的電抗器即(tcr);晶閘管投切的電容器即(tsc)和自飽和電抗器即(sr)。電力系統(tǒng)中三相不平衡是影響供電系統(tǒng)電能質(zhì)量的重要因素具具體的參數(shù)是衡量供配電系統(tǒng)電壓質(zhì)量的指標(biāo)，在實(shí)際系統(tǒng)運(yùn)行中，必須結(jié)合相關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的限值，采取切實(shí)可行、而又