對三相四線制供電系統(tǒng)中性點電位偏移的研究

1、文章編號 :1004 289X (2003 03-0036對三相四線制供電系統(tǒng)中性點電位偏移的研究羅明(武漢化工學(xué)院電氣信息學(xué)院 , 武漢 430073摘要 :介紹了三相四線制供電系統(tǒng)中線阻抗及三相負載變化對中性點電位偏移的影響 , 從理論上對偏移產(chǎn)生的原因作了分析 , 運用 O RCAD PSP I CE 9對三相四線制供電系統(tǒng)中性點電位偏移進行了仿真研究 , 并提出在實際 應(yīng)用中應(yīng)注意的問題 。關(guān)鍵詞 :三相四線制 ; 中線阻抗 ; 中性點電位偏移 ; 仿真 中圖分類號 :TM 712文獻標識碼 :BStudy on Po ten tial D eviati on of N en tral

2、 Po in t inPow er -supp ly System of T h ree -p hase Fou r -w ire SystemLU O M ing(W uhan Chem ical Indu stry In , W A b stract :T he p ap er p resen ts the effect neu tral w ire i pow of th ree -p hasefou r -w ire system and th ree -p hase load tral po in t , carries ou t analysis of the reason of

3、the deviati on theo O research is carried ou t fo r the po ten tial deviati on of neu of th ree -p hase fou r w ire system and p u ts fo rw ard the m atters that of p ractical u se .Key w o rds :th fou r w ire system ; neu tral w ire i m p edance ; po ten tial deviati on of neu tral po in t ; si m u

4、 2lati on1中性點電位偏移的理論分析圖 1(a 為三相四線制供電系統(tǒng)電路圖 , 其中線阻 抗 Z N 0, 由節(jié)點電壓法可知 , 電源中性點 N 和負載中 性點 N 之間中性點偏移電壓為 :U N N =A +B +C Z A+Z B+Z C+Z N 0(1 圖 1不對稱三相電路及其相量圖從圖 1(b 的相量關(guān)系可以清楚看出 , N 點和 N點不重合 , 這一現(xiàn)象稱為中性點位移 。 在 U A 、 U B 、U C 為 三相對稱電壓源的情況下 , 對 (1 式分析可得出如下結(jié) 論 。(1 當 Z A =Z B =Z C (即三相負載平衡時 , 無論 Z N為何值均有Z AA +Z BU

5、 B +Z CU C =Z A(U A +U B +U C =0, 所以有 U N N =0, I N =0, 此時三相負載電壓平衡 ,其中線可省略 。(2 當 Z N =0時 , 1 Z N , 由式 (1 有 U N N =0, 這說明在中線阻抗趨于零的情況 , 不存在三相負載電 壓的偏移 。(3 當 Z N , 即中線斷路 , 在三相負載不平衡 的情況下有U N N =+Z A+Z B+Z C可見 U N N 完全取決于各相負載的大小。 (4 在三相負載不平衡的情況下 , 當 Z N 介于 0和之間時 , 由 (1 式可知 , U N N 不僅與負載阻抗 Z A 、 Z B 、Z C 有

6、關(guān) , 而且與中線阻抗 Z N 有關(guān) 。 當負載變化時 , 則U N N 的相位角及其模也在隨時變化。 63電氣開關(guān)(2003. N o . 3當中性點電位發(fā)生偏移時 , 就會造成三相負載電壓的波勸 , 如圖 1(b 所示 , 使得某些相 (例如 B 相 的 電壓升高了 , 某些相 (例如 A 相 的電壓降低了 , 這就 會影響負載的正常工作 , 相電壓升高 , 有可能使該相用 電設(shè)備因超過額定電壓而損壞 , 而相電壓降低 , 使得用 電設(shè)備不能正常工作 。2三相四線制供電系統(tǒng)的 PSP I CE 仿真2. 1中線阻抗變化對中性點電位偏移的影響圖 1(a 中 , 令 U A =220 0V ,

7、 U B =220 -120V , U C =220 120V (以下分析 , U A 、 U B 、 U C 同此 參 數(shù) 。 Z A =Z B =Z C =0. 3+j 0. 518(8 (即 R 1=R 2=R 3=0. 38, L 1=L 2=L 3=1. 65m H , 相當于各相接入 1000盞 40W 的日光燈對稱負載 , 當中線阻抗 Z N 從 0.0018至 108變化時 , 其 U N N 與 Z N 的變化曲線如圖 2。從圖 2可見 , 中線阻抗變化對對稱負載來說 ,不會發(fā)生中性點電位偏移 。圖 1(a 中 , 令 R 1=0. 38, L 1=1. 65m H , R

8、2=0. 68, L 2=3. 3m H , R 3=0. 158, L 3=0. 825m H , 當中線阻 抗從 0. 001至 10變化時 , 其 U N N 與 Z N 圖 3。 從圖 3可見 , 偏移也增大 。 圖 2對稱負載情況下中線阻抗對中性點電位偏移的影響 圖 3不對稱負載情況下中線阻抗對中性點電位偏移的影響2. 2三相負載不平衡度對中性點電位偏移的影響下面以三相總負載為 3000盞 40W 日光燈為負載 參數(shù)來研究三相負載不平衡度對中性點電位偏移的影 響 , 并且按以下三種情況分別進行仿真研究 。 第一種情況 , 某一相負載不變 , 另外兩相 , 其中一相負載增加 , 另 一

9、相負載減少 (即 A 相為 1000盞 , B 相為 (1000+K 盞 , C 相為 (1000-K 盞 , K =100, 200, , 1000, 見表 1中 1-10行數(shù)據(jù) ; 第二種情況 , 某二相負載增加 , 另 一相負載減少 (即 A 相為 (1000-K 盞 , B 相為 (1000+2 盞 , C 相為 (1000+2盞 , K =100, 200, ,1000, 見表 1中 11-20行數(shù)據(jù) ; 第三種情況 , 某二相 負載減少 , 另一相負載增加 (即 A 相為 (1000+2K 盞 , B 相為 (1000-K 盞 , C 相為 (1000-K 盞 , K =100,

10、200, , 1000, 見表 1中 21-30行數(shù)據(jù) 。 表 1給 出了以上三種情況下 , 在中線阻抗分別為 18、 108和 時 , 三相星形連接不平衡負載情況下的中性點偏移 電壓 。 由表 1可見 , 三相負載不平衡度越大 , 中性點電 位偏移也越大 。三相負載 (40W 日光燈 , 單位 :盞 A B N (U N N (v U N N (v 11. 22. 8134. 2245. 6357. 0468. 4479. 8591. 26102. 7114. 19. 87919. 7629. 6439. 5249. 3959. 2769. 1579. 0388. 9198. 7919. 7

11、639. 5259. 2779. 0398. 79118. 5138. 3158. 1177. 8197. 612. 5725. 1537. 7250. 3062. 8775. 4488. 02100. 6113. 2125. 710. 8921. 7832. 6743. 5654. 4565. 3476. 2387. 1298. 01108. 921. 7843. 5665. 3487. 12108. 9130. 7152. 9174. 2196. 0217. 812. 7025. 4038. 1150. 8163. 5176. 2188. 91101. 6114. 3127. 011. 0

12、022. 0033. 0044. 0055. 0066. 0077. 0088. 0099. 00110. 022. 0044. 0066. 0088. 00110. 0132. 0154. 0176. 0198. 0220. 03結(jié)語通過以上分析 , 可見在三相四線制電網(wǎng)中 , 應(yīng)注意 以下問題 :(1 應(yīng)盡量使三相負載對稱分布 。(2 三相負載無論布置得怎樣平衡 , 在使用電燈等負載的這段時間內(nèi) , 各相負載大小總是有差別的 , 這樣只有通過采用較小的中線阻抗來減小中性點電壓偏 移 , 即要求注意中線的連接工藝以及合理考慮中線的 線徑 。(3 中線斷了以后 , 在通常的情況下 , 由于負載

13、不 (下轉(zhuǎn)第 41頁 圖 3機械機構(gòu)設(shè)計關(guān)鍵尺寸(2 , 然后進行輸入 、 輸出引腳分配 。(11 控制面板的設(shè)計 , 可選擇工作狀態(tài) 、 報警 、 電源 , 以及啟動 、 暫停 、 單段 、 連續(xù) 、 急停等按鈕 。(12 輸出電路的設(shè)計 , 單片機的主要輸出有報警 和對電磁換向閥 、 主電路接觸器的控制 。 報警電路用紅 綠 L ED 顯示 。 對于電磁換向閥及主電路接觸器 , 電磁 換向閥工作電壓 220V , 主接觸器為 380V , 為實現(xiàn)控制 的快速 、 可靠 , 采用光控固體繼電器 , 如威海星佳公司 的 SGDH 3044RD E 型號 , 輸入為 5V , 出為 30V ,

14、即可滿足要求 。圖 4四極微斷開關(guān)自動校驗裝置基本程序框圖7軟件及程序設(shè)計圖 4是進式調(diào)整四極微斷開關(guān)自動校驗裝置的基本程序框圖 。8結(jié)束語上述以四極微斷開關(guān)為例 , 介紹了微斷開關(guān)自動 校驗裝置的基本設(shè)計方法 , 在具體設(shè)計過程中 , 不僅需 要大量的設(shè)計和校核計算 , 還需要經(jīng)過幾次反復(fù)調(diào)整 , 特別是在軟件設(shè)計時 , 要經(jīng)過多次的程序調(diào)試 , 才能完 成 , 同時需要跨專業(yè)技術(shù)人員的配合和領(lǐng)導(dǎo)的大力支 持 。 上面介紹的實例已通過實踐驗證 , 切實可行 。 參考文獻1周茂祥 , 張吉林 , 等 . 低壓電器設(shè)計手冊 M . 北 京 :機械工業(yè)出版社 , 19922丁正平 . .上海 :J ,. M . 北 :的應(yīng)用研究報告 R . 天津 :河北工業(yè)大學(xué)電器 研究所 , 20015孟慶龍 , 王贊明 . 電器計算機輔助設(shè)計 M . 北 京 :機械工業(yè)出版社 , 1