庫鄯輸油管道低壓供電系統(tǒng)三相負荷不平衡對低壓電網的影響與對策

1、庫鄯輸油管道低壓供電系統(tǒng)三相負荷不平衡對低壓電網的影響與對尺0策摘要：庫鄯管道低壓配電系統(tǒng)的無功補償方式為電容器三相同時循環(huán)投切的補償方式，這種補償方式不能改善三相負荷的不平衡度，但會引起某相過補償或者欠補償，從三相負荷不平衡對供電網絡的影響入手，提出了改善三相負荷不平衡的方法。關鍵詞：三相負荷不平衡；無功補償；對策0引言塔里木輸油氣分公司庫鄯輸油管道變配電系統(tǒng)自管道投產運行已經超過10年，隨著低壓負載的增加，尤其是大量大功率單相負載的使用，如空調器，熱水器、微波爐等進入職工日常生活，這些電器在給人們帶來舒適，方便的同時也給低壓供電系統(tǒng)的安全、經濟運行帶來一定影響。造成這種影響的原因是由于低壓

2、供電系統(tǒng)的三相負荷不平衡，使得低壓系統(tǒng)三相電壓不平衡，如果這種不平衡加劇，就會使得低壓設備中部分得到遠高于額定值的電壓而燒毀，另一部分得到遠低于額定值的電壓而無法啟動。而即使采用人為手段，盡可能將負載平均分配到各相，但實際使用中低壓負荷也不可能同時投用。所以低壓電網中三相不平衡是必然的。庫善E管道低壓配電系統(tǒng)中無功補償方式為集中補償，無功補償控制器對B相電路功率因數進行采樣，以此判定系統(tǒng)中需要投入的電容器容量。在對B相補償的同時，也對A,C相投入同等容量的電容器。這種控制方式在三相負荷平衡的系統(tǒng)中可以提高電網功率因數，可是對于三相負荷不平衡系統(tǒng)中，往往會引起A,C相過補償或欠補償。而過補償的危

3、害更大。所以采用一種合理的無功功率補償方式才是解決問題的根本。1三相負荷不平衡對低壓供電的影響1.1對電能質量的影響電壓合格率是衡量電能質量的主要指標，低壓供電系統(tǒng)中三相負荷不平衡對電壓合格率的影響較大。在接入大負荷的一相上會產生較高的電壓降，從而使接在該相上的設備(特別是供電半徑長的設備)電壓質量不合格，有的甚至達到無法用電的嚴重程度。1.2對線路損耗的影響在低壓供電系統(tǒng)中，如三相負荷不平衡會引起線損的增加。設一條線路低壓的三相負荷電流為IA、IB、IC，中性線的電流為10，若相線的電阻為R,中性線的電阻為相電阻的2倍2R,則該低壓線路的損耗為：P1=IA2R+IB2R+IC2R+IO2X2

4、R=(IA2+IB2+IC2+2IO2)R當三相負荷電流平衡后，設每相電流為IA、IB、ICIA=IB=IC=(IA+IB+IC)/3，中性線電流為零，這時該低壓線路的損耗為：P2=(IA+IB+IC)2R/3=(IA2+IB2+IC2+2IAIB+2IBIC+2ICIA)R/3降低損耗為：P=AP1-AP2=2(IA2+IB2+IC2-IAIB-IBIC-ICIA+3IO2)R/31.3引起中性點偏移低壓供電系統(tǒng)中，如三相負荷不平衡，則會在中性線上產生一中性線電流，其大小可用實測法測得，也可用向量計算法算出。中性線電流使中性線上產生電壓降，因而使中性點的電位發(fā)生偏移，偏移的程度隨三相負荷不平

5、衡度增加而增大，破壞供電平衡。由于中性點電位不為零，影響了該低壓供電系統(tǒng)所有接中性線保護設備的用電安全。1.4降低設備利用率在低壓供電系統(tǒng)中，三相負荷的不平衡還會降低設備的利用率，特別是配變的利用率。原因是要使設備滿負荷運行，大負荷相就出現(xiàn)過載運行，這是不允許的，只有降低設備利用率運行。1.5三相電流不平衡會影響電能計量按照理論分析，三相不平衡電流可以分解為三相平衡的正序、負序、和零序三個分量。負序和零序電流分量的存在必然會對計量儀表的精度產生影響。即使在高壓側，雖然零序電流在變壓器內環(huán)流不會向系統(tǒng)傳遞，但負序電流分量可以毫無阻礙地向系統(tǒng)傳遞，因此仍然會對計量儀表的精度產生影響。1.6庫鄯輸油

6、管道低壓系統(tǒng)的直接影響庫鄯管道低壓配電系統(tǒng)，經常出現(xiàn)低壓無功補償柜電容器燒毀的情況，原因是因為對三相負荷補償同等電容量引起某一相過補償所致。過補償的危害往往比欠補償更嚴重。補償容量過大，在變壓器空載運行時或者負荷較輕時，會使功率因數角超前、無功功率向電力系統(tǒng)倒送，將抬升上級配電變壓器出口電壓，擊穿電容器。同時增加有功功率損耗，增加諧波震蕩的發(fā)生幾率以致造成電網傷害。另外三相負載不平衡導致了中性點偏移，使得部分設備單相設備不能獲得額定電壓。其實，三相電壓不平衡對于三相負載影響更大。以電動機為例，三相電壓不平衡時，在感應電動機的定子中便產生一個逆序旋轉磁場，感應電動機在正、逆兩個磁場的作用下運行。

7、由于正序旋轉磁場比逆序旋轉磁場大，放電動機的旋轉方向仍與正序方向相同，但轉子逆序磁場的存在而產生較大的逆序制動力矩使電動機輸出功率減少，繞組溫度升高，從而危及電動機安全運行。2庫鄯輸油管道減小低壓三相不平衡度的對策2.1加強基礎資料管理，減少接火的隨意性庫鄯管道已經運行十余年，低壓網絡基礎資料管理是一項薄弱環(huán)節(jié)，造成新增設備接火的隨意性，是引起三相負荷不平衡的源頭。為此要趁工程改造之際，建立健全低壓網絡的資料管理，同時要對設備的情況作全面掌握，做到知己知彼，這樣在新加設備接火時就有針對性，從源頭上降低三相負荷不平衡出現(xiàn)的程度。2.2增大中性線的導線截面在實際運行的三相四線低壓供電系統(tǒng)中，中性線

8、的導線截面往往小于相線的導線截面，這樣在三相負荷不平穩(wěn)時不但增加了線路損耗，有的甚至出現(xiàn)中性線熔斷引起電氣設備燒毀的事故，因此建議在以后電氣項目施工時，中性線的導線截面應選擇與相線一致，以減少損耗，消除斷線的事故隱患。2.3對進戶點處采用重復接地對由于三相負荷不平衡而引起中性點電位偏移，而使接中性線保護的電氣設備達不到保護的目的，建議在進戶線進戶點處采用重復接地，以達到保護目的。2.4做好負荷實測工作，以便及時發(fā)現(xiàn)處理出現(xiàn)的嚴重不平衡情況負荷實測是供電運行維護必不可少的工作，通過負荷實測不但可以了解網絡的運行情況，而且能及時發(fā)現(xiàn)運行中出現(xiàn)的各種問題，包括三相負荷不平衡情況，以便采取措施予以解決

9、。2.5采用可以調節(jié)負荷不平衡的無功補償裝置庫鄯輸油管道低壓系統(tǒng)現(xiàn)在采用三相電容器補償方式：這種補償方式控制方法簡單，只能應用于三相負荷基本平衡的系統(tǒng)中，對于三相不平衡系統(tǒng)，由于各相無功功率不同因此不能夠實現(xiàn)良好的補償。單相電容器分相補償方式：采取無功大的相多投電容，無功小的相少投甚至不投電容的補償方式。其結果可以使三相不平衡系統(tǒng)的各相無功得到補償，而對于不平衡的有功電流是無能為力的。現(xiàn)在國內很多廠家已經生產有可以調整不平衡的無功補償裝置，實際應用表明，可使三相功率因數補償到0.95以便不平衡電流調整到變壓器額定電流的10%以內。F面介紹其中一種可以改良三相不平衡度的設計思路?；驹恚涸?

10、:在相線與相線之間跨接電阻，具有在相線與相線之間轉移無功的能力；原理2:在相線與相線之間跨接電容或電感，具有在相線與相線之間轉移有功的能力。調整不平衡有功電流技術說明：（1）如果不平衡有功電流相當于AB相之間跨接一電阻，這時AB相有電流且電流為I,C相無電流。那么校正這個不平衡電流的方法是在BC相之間接入一電容，選擇電容量使其電流為0.58I,在AC相之間接入一電感，選擇電感量使其電流為0.58I，于是不平衡電流消失，如圖1所示：圖1AB相之間跨接一電阻（2）如果不平衡電流相當于A相與中線之間跨接一電阻，這時的系統(tǒng)中只有A相有電流I,BC相均無電流。那么校正這個不平衡電流的方法是在AB相之間接

11、入一電容，選擇電容量使其電流為0.671,在AC相之間接入一電感，選擇電感量使其電流為0.67I,在B相與中線之間接入一電感，選擇電感量使其電流為0.58I，在C相與中線之間接入一電容，選擇電容量使其電流為0.58I，于是不平衡電流消失，如圖2所示。圖2A相與中線之間跨接一電阻如果不平衡電流相當于不只一個電阻，那么可以分別按各個電阻為準，計算出所需的補償量，然后利用迭加原理進行計算即可上述的調整不平衡電流的方法也帶來一個問題，就是需要使用電感。在調整不平衡電流的裝置里安裝大量的電感是一件很麻煩的事情，電感又大又重，成本很高，損耗較大。所幸的是，在實際的系統(tǒng)中，往往擁有大量的感性負荷，正是因為這

12、些感性負荷的存在，才需要進行無功補償。而負荷中的電感正好可以為我們所利用。理論分析與現(xiàn)場實驗均表明：只要恰當地選擇電容器的接法，就可以達到即補償功率因數又調整不平衡電流的目的。下面舉一例說明如何連接電容器來達到既補償無功又調整不平衡電流的目的。設有一用電系統(tǒng)如圖3所示：圖3用電系統(tǒng)這是一個功率因數很低且三相嚴重不平衡的例子，三相的功率因數均為0.71。C相電流比A相電流大一倍。由圖中可以看到：補償電容器的總容量恰好等于負荷中的電感總容量，只是由于恰當地選擇了電容器的接法，從而使三相的電流平衡，并且三相的功率因數均等于1,零線沒有電流。通過在三相四線低壓配電系統(tǒng)中的各相與相之間及各相與零線之間恰

13、當地接入若干電力電容器的方法，巧妙地利用了負荷回路中的電感，不僅使各相的功率因數都得到良好的補償，同時使各相的有功電流達到平衡。這種計算方法的理論研究是獨創(chuàng)性的。由于實際的補償器中電容器的容量是固定的，不可能像理論計算過程中那樣隨意安排電容器容量，因此實現(xiàn)控制目標的計算機算法的研究比理論研究更具有實際意義。實際使用的計算機算法采用了如下幾個步驟：（1）在不出現(xiàn)過補償的前提下優(yōu)先調整不平衡有功電流。（2）在改善不平衡度的前提下可以適當過度調整。例如：調整前A相有功電流100A,B相有功電流90A，調整后A相有功電流94A,B相有功電流96A。由于調整前A相電流大于B相，而調整后A相電流小于B相，屬于過度調整。但是調整后的不平衡度明顯改善，因此是一種有效的過度調整。（3）在系統(tǒng)原始功率因數較高即系統(tǒng)電感較少的情況下，如果不能將三相調整至平衡，則優(yōu)先調整偏離平衡值最多的相。（4）在調整不平衡有功電流的計算完成之后，計算所需的無功補償方式。實際使用的是一種分支迭代算法，可以計算出實際系統(tǒng)的最佳電容器投切方式。雖然計算方法十分復雜，用32位單片機來實現(xiàn)還是沒有問題的。這種計算方法的研究也是獨創(chuàng)性的。3結束語綜上所述，庫鄯輸油管道低壓配電系統(tǒng)