三相不平衡治理-20180409

1、三相不平衡治理、概述：三相不平衡是指在電力系統(tǒng)中三相電流（或電壓）幅值不一致，且幅值差超過規(guī)定范圍。各相負載分布不均、單相負載用電的不同時性、以及單相大功率負載接入是導致三相不平衡的主要原因，由于城市民用電網(wǎng)及農(nóng)用電網(wǎng)中存在大量單相負載，使得當今三相不平衡現(xiàn)象普遍存在且尤為嚴重。電網(wǎng)中的三相不平衡會增加線路及變壓器的銅損，增加變壓器的鐵損，降低變壓器的出力甚至會影響變壓器的安全運行，會造成因三相電壓不平衡而降低供電質(zhì)量，甚至會影響電能變的精度而造成計量損失。三種不平衡特征：1、 有功功率不平衡2、 無功功率不平衡3、 電流相位不平衡（有功無功組合不平衡）二、危害：1 .增加線路及配電變壓器電能

2、損耗在三相四線制供電網(wǎng)絡中，電流通過線路導線時，因存在阻抗必將產(chǎn)生電能損耗，其損耗與通過電流的平方成正比，當相電流平衡的時候，系統(tǒng)的電能損耗最小。例如設某系統(tǒng)的三相線路、變壓器繞組每相的總阻抗為Z（暫不記中性線），如果三相電流平衡，IA=100A,舊=100A,IC=1OOA則；總損耗=1002Z+1002Z+10C2Z=30000Z如果三相電流不平衡，IA=50A,舊=100A,IC=15OA,則；總損耗=502Z+1002Z+1502Z=35000Z比平衡狀態(tài)的損耗增加了17%在最嚴重的狀態(tài)下，如果IA=0A,IB=0A,IC=30OA,則；總損耗=3002Z=90000Z。比平衡狀態(tài)的損

3、耗增加了3倍?？梢姴黄胶舛扔鷩乐兀斐蓳p耗越大。2.降低配變變壓器出力以及增加鐵損配變設計時，其繞組結(jié)構(gòu)是按負載平衡運行工況設計的，具繞組性能基本一致，各相額定容量相等。配變的最大允許出力要受到每相額定容量的限制。假如當配變處于三相負載不平衡工況下運行，負載輕的一相就有富余容量，從而使配變的出力減少。其出力減少程度與三相負載的不平衡度有關(guān)。三相負載不平衡越大，配變出力減少越多。為此，配變在三相負載不平衡時運行，其輸出的容量就無法達到額定值，其備用容量亦相應減少，過載能力也降低。假如配變在過載工況下運行，即極易引發(fā)配變發(fā)熱，嚴重時甚至會造成配變燒損。配變產(chǎn)生零序電流。配變在三相負載不平衡工況下

4、運行，將產(chǎn)生零序電流，該電流將隨三相負載不平衡的程度而變化，不平衡度越大，則零序電流也越大。運行中的配變?nèi)舸嬖诹阈螂娏?，則其鐵芯中將產(chǎn)生零序磁通。（高壓側(cè)沒有零序電流）這迫使零序磁通只能以油箱壁及鋼構(gòu)件作為通道通過，而鋼構(gòu)件的導磁率較低，零序電流通過鋼構(gòu)件時，即要產(chǎn)生磁滯和渦流損耗，從而使配變的鋼構(gòu)件局部溫度升高發(fā)熱。配變的繞組絕緣因過熱而加快老化，導致設備壽命降低。同時，零序電流的存也會增加配變的損耗。3電動機效率降低配變在三相負載不平衡工況下運行，將引起輸出電壓三相不平衡。由于不平衡電壓存在著正序、負序、零序三個電壓分量，當這種不平衡的電壓輸入電動機后，負序電壓產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場與正序電壓產(chǎn)生的

5、旋轉(zhuǎn)磁場相反，起到制動作用。但由于正序磁場比負序磁場要強得多，電動機仍按正序磁場方向轉(zhuǎn)動。而由于負序磁場的制動作用，必將引起電動機輸出功率減少，從而導致電動機效率降低。同時，電動機的溫升和無功損耗，也將隨三相電壓的不平衡度而增大。所以電動機在三相電壓不平衡狀況下運行，是非常不經(jīng)濟和不安全的。4 .影響用電設備的安全運行三相負荷平衡是安全供電的基礎(chǔ)。三相負荷不平衡，輕則降低線路和配電變壓器的供電效率，重則會因重負荷相超載過多，可能造成某相導線燒斷、開關(guān)燒壞甚至配電變壓器單相燒毀等嚴重后果。由于配變是根據(jù)三相負載平衡運行工況設計的，其每相繞組的電阻、漏抗和激磁阻抗基本一致。當配變在三相負載平衡時運

6、行，其三相電流基本相等，配變內(nèi)部每相壓降也基本相同，則配變輸出的三相電壓也是平衡的。當配變在三相負載不平衡時運行，其各相輸出電流就不相等，其配變內(nèi)部三相壓降就不相等，這必將導致配變輸出電壓三相不平衡。同時，配變在三相負載不平衡時運行，三相輸出電流不一樣，而中性線就會有電流通過。因而使中性線產(chǎn)生阻抗壓降，從而導致中性點漂移，致使各相相電壓發(fā)生變化。負載重的一相電壓降低，而負載輕的一相電壓升高。在電壓不平衡狀況下供電，即容易造成電壓高的一相接帶的用戶用電設備燒壞，而電壓低的一相接帶的用戶用電設備則可能無法使用。所以三相負載不平衡運行時，將嚴重危及用電設備的安全運行。5 .影響用戶用電質(zhì)量當三相負荷

7、嚴重不對稱，中性點電位就會發(fā)生偏移，線路壓降和功率損失就會大大增加。接在重負荷相的單相用戶易出現(xiàn)電壓偏低，電燈不亮、電器效能降低、小水泵易燒毀等問題。而接在輕負荷相的單相用戶易出現(xiàn)電壓偏高，可能造成電器絕緣擊穿、縮短電器使用壽命或損壞電器。對動力用戶來說，三相電壓不平衡，會引起電機過熱現(xiàn)象。所以只有三相負荷平衡才能保證用戶的電能質(zhì)量。6 .影響電能計量影響根據(jù)對稱分量法，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(chǎn)生影響。即使在高壓側(cè)，雖然零序電流在變壓器內(nèi)環(huán)流，不會向系統(tǒng)傳遞，但負序電流分量可以豪無阻礙地向系統(tǒng)傳遞，因此仍然會

8、對計量儀表的精度產(chǎn)生影響三相不平衡危害1、線損（銅損）增加2、變壓器損耗（鐵損）增加3、電動機效率降低4、導線（零線）燒損5、中性點偏移（相電壓越限）6、影響計量精度三、解決方法1、均勻分布負荷（手工/自動調(diào)平）農(nóng)網(wǎng)改造由于規(guī)模大、任務重、時間緊，不可能面面俱到（如規(guī)劃調(diào)平三相負荷）；加之改造資金有限，為了降低費用，架設了一定數(shù)量的單相兩線線路，尤其是低壓分支線路中，單相兩線線路占一定比例；還有在下戶線接火施工中，一些施工人員素質(zhì)低，沒有三相負荷平衡的概念，施工中或隨意接單相負荷，或為了不接成380V,把單相負荷都接到中間兩根線上。這在一定程度上加重了三相不平衡度。將不對稱負荷分散到不同的供電

9、點，減少集中連接導致的不平衡度超標，此種方法無需任何設備投資，只需將單相負載均勻分布到A、B、C三相就可以改善三相不平衡，但我們需要面對一個客觀的問題，各個用戶的負荷量不一致且用電時間不一致，又不能人為控制，因此不能從根本上解決問題。2、增加短路容量（增容忍受）將不對稱負荷接到更高的電壓的級上供電，使連接點的短路容量足夠大，以提高系統(tǒng)承受不平衡的負荷能力。此方法改善了三相不平衡的用電環(huán)境，但沒有實質(zhì)性的解決三相不平衡問題，且同樣存在一個客觀問題，用電設備都有自己的額定電壓，一般正常運行所允許的電壓偏差范圍并不大，所以將負荷接到更高電壓等級供電的方法不是很實際。3、電感與電容組合調(diào)整（靜態(tài)補償）

10、此種方法是在不平衡的三相中、選擇在相與相之間跨接電容與電阻，可提高每相的功率因數(shù)，轉(zhuǎn)移相間有功功率，以平衡三相電流，但此方法需要投入電感，在調(diào)節(jié)不平衡電流裝置中安裝電感式件很麻煩的事情，電感又大又重，成本也高，損耗也大，雖說電網(wǎng)中大多數(shù)負載為感性，可利用其中的電感，只需接入電容，但接入電容很講究方法，稍有不合理便不能達到理想的治理效果，所以從經(jīng)濟性、簡易性角度此方法還需考慮。4、APFSVG（動態(tài)補償）一般出現(xiàn)三相不平衡的電力系統(tǒng)功率因數(shù)都比較低，這就形成了一種需求，要是能有一款產(chǎn)品能在治理三相不平衡的同時又能補償無功，那么這在電能質(zhì)量治理領(lǐng)域會是很具性價比的一款產(chǎn)品。有源濾波器（APF3及靜

11、止無功器（SVG便是一款兼具三相不平衡及無功補償?shù)漠a(chǎn)品，它們可以在補償無功提高功率因數(shù)的基礎(chǔ)上，解決三相不平衡電流。其原理是通過CT實時檢測電流信息，然后將采集信息發(fā)給DSPB字控制處理器分析，之后驅(qū)動功率電路、和利用內(nèi)部儲能電容將系統(tǒng)三相不平衡電流轉(zhuǎn)移、均勻分配，使三相電流達到平衡狀態(tài)，具體原理如下（以SV助例）：如圖1所示，假設A、B、C三相負載電流分別為：5A、10A、15A,這時候我們就認為此系統(tǒng)的三相電流出現(xiàn)了不平衡，三相電流完全平衡的狀態(tài)應該是ABC三相電流全部為10ASV雛運行時，會通過外接電流互感器（CD實時檢測系統(tǒng)電流，然后將CT采集到的電流信息發(fā)給內(nèi)部控制器進行處理，經(jīng)過控

12、制器分析之后，SVG就會發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的電流不平衡狀態(tài)，同時計算出三相電流達到平衡狀態(tài)所需轉(zhuǎn)換的電流值。這一系列的計算及控制動作都是在很短的時間內(nèi)完成的，并且，在這一過程中SVG只是起到一個重新分流的作用，只需消耗很小一部分的能量（如風扇運轉(zhuǎn)、控制器件的能量消耗、開關(guān)器件的能量消耗）。圖1在某一個瞬時，C相的IGBT動作，將C相的交流電整流為直流電之后儲存在SVGft部的母線電容中，如圖2所示。圖2而在另一個瞬時，A相的IGBT動作，裝SVGrt部的母線電容（A、B、C公用同一組母線電容）上的直流電進行逆變，然后釋放到系統(tǒng)A相上，如圖3所示。電網(wǎng)三相不平衡負就圖3SVG的動作是瞬時的，而在某一段時間

13、內(nèi)其收發(fā)電流的有效值卻是平衡的，因此可以將其動作的結(jié)果理解為分流作用，使得系統(tǒng)三相電流的有效值達到一個平衡狀態(tài)。當系統(tǒng)三相電流都偏離平衡點時，補償原理與以上所述的兩相偏離平衡點的狀況類似。其根本原則就是將某相多出來的電流存儲到SVGft線電容中，然后從母線電容取出電流補償需要補償?shù)哪诚?。由于SVG臺理三相不平衡面向的對象是電流且實時采集，使得無論負載分布如何、用電時間不一致，只要實時檢測的三相電流因負載變化導致不平衡，SVGTB能快速動作平衡電流。這就解決了三相不平衡傳統(tǒng)解決方法中的客觀局限性。而且相比“電感與電容組合調(diào)整”這類不平衡治理方式，SVG臺理三相不平衡時安裝更簡便、無需前期繁瑣的計

14、算、接入方法的堪憂，能即裝即治。三相不平衡治理手段1、手工/自動調(diào)平2、增容忍受3、靜態(tài)補償4、動態(tài)補償5、混合補償6、補償+諧波治理四、國內(nèi)廠家及解決方案廠家/型號系列特點功能/技術(shù)參數(shù)其他河南平局電氣股份PGMEC配電網(wǎng)電能質(zhì)量綜合優(yōu)化裝置（MultifunctionElectricityController&Optimizer）PGMEC配電網(wǎng)電能質(zhì)量綜合優(yōu)化裝置具后不平衡優(yōu)先、無功優(yōu)先、諧波優(yōu)先、電壓優(yōu)先、只補/、平衡、只補無功、只濾諧波、只補電壓8種工作模式可供選擇，能大幅提升配電臺區(qū)電能質(zhì)量。遠距離通信時裝置可配置GPRS模塊連接網(wǎng)絡，用戶可在客戶端查看數(shù)據(jù)；近距離通信時裝

15、置可配置WIFI無線通信，用戶可在具有WIFI功能的終端設備（如手機）查看數(shù)據(jù)。額定工作電壓：380V±15%（線電壓）接線方式：T表示三相三線，F(xiàn)表示三相四線工作模式：/、平衡、無功、濾波和電壓控制任意組合無功補償精度：連續(xù)無級調(diào)節(jié)單次諧波補償率（25次以內(nèi)）：90%過載能力：120%,1min響應時間：20ms有功損耗：5%（裝置額定容量）保護功能：過流、超溫、直流側(cè)過壓、控制系統(tǒng)故障等擴容方式：支持多臺并聯(lián)運行中船重工鵬力（南京）新能源科技PEHSVG電能質(zhì)量綜合治理裝置動態(tài)混合式無功補償SVG+TSC快速+低價另有MVC系列安全無功補償，可抑制諧波電流，避免諧振現(xiàn)象功率因數(shù)也

16、99瞬時響應w50uS全響應w8mS廣州智光電氣股份ZG-PSVGI己網(wǎng)低壓電能質(zhì)量改善裝置補償效果獨立，不會造成諧波放大的危害。模塊化設計，混聯(lián)型電能質(zhì)量治理裝置。一機同時解決低壓電源網(wǎng)絡中動態(tài)無功補償、諧波動態(tài)跟蹤治理，以及三相不平衡和低電壓、電壓波動等電能質(zhì)量問題，全面補償250次諧波，也可選擇其中特定次諧波進行單獨補償。響應速度極快，10mso河南吳銳電氣低壓動態(tài)尢功補償裝置HRSVGHRSVG高壓動態(tài)尢功補償裝置HRTBBWZ戶外柱上高壓無功自動補償裝置TBB系列變電站固定補償成套設備TBB系列變電站固定補償成套設備低壓動態(tài)無功補償裝置HRSVG主要由：IGBT逆變器、濾波器、主控制

17、器、觸摸屏、工控機等組成。全數(shù)字化控制技術(shù)，實時顯示系統(tǒng)各種參數(shù)；極快的響應速度，響應時間w5ms;補償模式靈活，能夠在補償無功的同時濾除諧波；補償特性不受電網(wǎng)電壓、系統(tǒng)阻抗影響，有效避免諧振發(fā)生；采用LC濾波電路，能夠有效濾除諧波，防止對電網(wǎng)產(chǎn)生高頻干擾；TBB系列變電站固定補償成套設備適用于110kV、35kV雙主變變電站10kV(6kV)母線的無功自動跟蹤補償和變壓器的宿載調(diào)壓，通過對變壓器有載調(diào)壓分接頭的自動調(diào)節(jié)和對10kV(6kV)母線上的電容器組的自動跟蹤投切來實現(xiàn)對變電站電壓和無功的綜合控制。系統(tǒng)額定電壓：35kV、10kV、6kV額定最大容量：10Mvar25Mvar最大分組數(shù)

18、：510組HRSVG高壓動態(tài)無功補償裝置是突破傳統(tǒng)的電容、電抗無功補償理論的一種高新技術(shù)產(chǎn)品。它通過大功率電力電子器件(IGBT)的高頻開關(guān)實現(xiàn)從感性到容性的連續(xù)、快速、雙向無功調(diào)節(jié)?？芍苯咏尤?kV35kV電壓等級母線，為電網(wǎng)或用電負荷提供快速動態(tài)無功補償與諧波治理，可后效提局電網(wǎng)電壓暫態(tài)穩(wěn)定性，抑制母線電壓閃變，補償/、平衡負荷，濾除諧波及提高功率因數(shù)。HRTBBWZ戶外柱上高壓無功自動補償裝置主要用于6kV或10kV配電線路中適用于110kV、35kV雙主變變電站10kV(6kV)母線的無功自動跟蹤補償和變壓器的有載調(diào)壓，通過對變壓器宿載調(diào)壓分接頭的自動調(diào)節(jié)和對10kV(6kV)母線上的

19、電容器組的自動跟蹤投切來實現(xiàn)對變電站電壓和無功的綜合控制。武漢武新電氣科技股份DY12系列柱上式低壓復合調(diào)壓裝置WX-SVG靜止無功發(fā)生器WX-ASVG低壓動態(tài)尢功發(fā)生裝置WX-TSC動態(tài)尢功補償WX-AAPF低壓后源電力濾波器DY12系列柱上式低壓復合調(diào)壓裝置1、自動調(diào)節(jié)輸出電壓，電壓提升分為115%、120%兩檔，也可根據(jù)現(xiàn)場實際需求定制。2、裝置具后旁路功能，在電網(wǎng)電壓合格的情況下，設備自動進入旁路功能，無電能損耗，無功補償在設備旁路狀態(tài)下也可止常運行。3、多級晶閘管投切電谷補份支路，過零觸發(fā)技術(shù)，有效補償系統(tǒng)產(chǎn)生的無功功率并延長電容器的使用壽命。4、過壓、欠壓、過流、過溫、諧波等多種自

20、我保護功能。5、采用GPRSa據(jù)通信，裝置具有遠程數(shù)據(jù)監(jiān)測和維護功能。DY12系列柱上式低壓復合調(diào)壓裝置1、額定電壓：單相220V/三相380V2、額定容量：10kVA、20kVA、30kVA（用戶選定）3、電壓調(diào)整：3檔（可手動或自動調(diào)節(jié)）:100%Un、115%Un、120%Un（Un為系統(tǒng)電源側(cè)電壓）4、電谷補份支路谷重：15kvar（用戶選定）武漢泰可電氣股份有限公司配網(wǎng)三相負荷小平衡補償裝置（ESVG1、不易和電網(wǎng)阻抗發(fā)生諧振，可以跟蹤電網(wǎng)頻率的變化，補償性能不受電網(wǎng)頻率變化的影響；2、無功諧波同時補償：一機多能，不僅能補償無功，而且能補償諧波、抑制閃變3、電流跟蹤控制4、無功電流輸出可在很大電壓變化范圍內(nèi)恒定。在裝置補償容量允許范圍內(nèi)，補償后月平均功率因數(shù)大于0.95,目標功率因數(shù)可設定在裝置補償容量允許