三相不平衡的危害及解决措施
技术与市场技术研发
第16卷第8期2009年
三相不平衡的危害及解决措施
张立琴贺洁
宁夏银川供电局调度通信所
受到威胁。针对这一现状,本文将谈谈几点看法。
关键词:三相不平衡
解决措施
银川750011
摘要:随着三相不对称负荷的不断增加,电力系统中三相不平衡问题日益严重,电力系统的安全稳定运行也越来越
doi:10.3969/j.issn.1006-8554.2009.08.013
在中低配电网中,三相负荷由于是随机变化的,因此,一般
电流的不平是不平衡的。三相不平衡会导致供电点三相电压、
衡,进而增加线路损耗,同时会对接在供电点上的电动机运行产生不利的影响。目前,在中低配电网中,广泛采用手动或自动投切的电容器组进行补偿。但是,即使是最先进的晶闸管分相投切电容器组,也只能解决功率因数的补偿问题,而不能有效的平衡三相负荷。
1.三相不平衡的基本概念根据电工理论,多相正弦系统可分为对称的和不对称的两大类。所谓对称的m相系统,是指各相电量(电动势、电压或电流)大
彼此的相位差均等于2π/m。多相系统又可分为平衡的小相等、
与不平衡的,前者功率瞬时值与时间无关,而后者功率瞬时值随时间变代的。
可以证明,相数m>2的正弦对称系统一定是平衡的。就是说,m>2的对称多相正系统的功率瞬时值与时间无关,因此,这
但多相电路参数不样的多相系统是平衡的。若电压是对称的,
对称,则一般说整个多相系统的功率瞬时值是随时间变化的,并且以角频率两倍脉动。
一个多相正弦系统的不对称性并不表明它一定是不平衡的。例如由两个大小相等而互成角的电动势组成的不对称二相系统,在电路对称时就是平衡的。但单相系统可算是不平衡系统的典型例子,其功率在p(1+1/cosφ)和p(1-1/cosφ)之间波动,其中p代表系统的有功功率。本文关于不平衡的论述均是
“不平衡”和“不对称”的术针对三相正弦电力系统的,因此,对
语使用上不必作严格的区分,两者是同义的。
2.三相不平衡的危害及解决措施在电力系统中,产生三相不平衡的原因主要有两方面。第一,在装接单相用户时,供电部门应该将单相负载均衡地分接在A、B、C三相上。但在实际操作及运行中,由于线路的标志、接电工作人员的疏忽以及单相用户的不可控增容、大功率单相负载的接入和单相负载用电不同时性等因素的存在,都会造成三
随着国民经济的发展,电力系统中出相负载的不平衡。第二,
现了许多大容量不对称负荷,例如电气化铁路和交流电弧炉。我国交流电气化铁路是由电力系统110kV(或220kV)经牵引变压器降压为27.5kv(或55kv)后向牵引网及电力机车单相供电。牵引变压器对电力机车的这种不对称供电方式,在电力系统中会产生负序电流和负序电压。因此,对于电力系统来说,电气化铁路是影响面较大的非线性不平衡动态干扰性负荷;交流电弧炉炼钢由于技术经济上的优越性,发展很快。单台容量己由过去的几吨发展到300一400吨。相应的电炉变压器容量也由几MVA增大到100一200MVA。电弧炉工作时也会对电网产生许多不利的影响,包括有功功率和无功功率冲击引起的电压波动
和闪变,电弧电阻的非线性导致的大量谐波注入电网以及三相
负荷不对称引起的动态不平衡(负序)干扰等等。
在电力系统中,三相电压或电流不平衡会对电力系统和用户造成一系列的危害,主要有:
l)引起旋转电机的附加发热和振动,危及其安全运行和正常出力。发电机在不对称运行时负序电流会在气隙中产生逆旋转磁场,给转子带来额外的损耗。
2)引起以负序分量为起动元件的多种保护发生误动作。特别是当电网中同时存在谐波时,这对电网安全运行时有严重威胁。
3)电压不平衡使半导体变流设备产生附加的谐波电流非特征谐波,而这种设备在一般设计上只允许2%的电压不平衡度。
4)电压不平衡使发电机容量利用率下降。由于不平衡时最大相电流不能超过额定值,在极端情况下,只带单相负荷时则设备利用率仅为0.577。
5)变压器的三相负荷不平衡,不仅使负荷较大的一相绕组过热导致其寿命缩短,而且还会由于磁路不平衡,大量漏磁通过箱壁、夹件等使其严重发热,造成附加损耗。
6)在低压配电线路中,三相不平衡会影响计算机正常工作,还会引起照明电灯寿命缩短,电压过高或照度不足,电压过低以及电视机的损坏等。
7)三相不平衡时,将引起电网损耗的增加。8)对于通信系统,电力三相不平衡时,会增大对其干扰,影响正常通信质量。不对称负荷引起的三相不平衡,可以采取下列措施,主要有:
①将不对称负荷分散接到不同的供电点,以减小集中连接造成的不平衡度超标。
②使不对称负荷分散接到不同的供电点,以减少集中连接造成的不平衡度超标。这种方法无需增加任何设备投资,只要尽可能地把单相用户均衡地接在A、B、C三相上就可以改善三相不平衡。
③将不对称负荷接到更高的电压级上供电,以使连接点的短路容量足够大。
④采用三相平衡化装置。为了使SVC可以补偿系统的三相不平衡,需要其具有分相调节能力。参考文献:
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