電力系統(tǒng)三相不平衡與其改善措施

8.

1三相不平衡的概念及計(jì)算8.2三相不平衡的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和測(cè)量

8.3三相不平衡的危害和改善措施第8章

電力系統(tǒng)三相不平衡及其改善措施8.1.1三相不平衡的定義8.1.2三相不平衡的計(jì)算方法8.1三相不平衡的概念及計(jì)算8.1.1三相不平衡的定義(1)三相對(duì)稱(chēng)和三相不對(duì)稱(chēng)對(duì)稱(chēng):頻率相同,振幅或有效值相等,相位依次超前或滯后1200的三相正弦特點(diǎn):三相正弦量的相量和必為0。不對(duì)稱(chēng):振幅或有效值不相等(2)三相平衡和三相不平衡平衡:任意時(shí)刻三相總瞬時(shí)功率與時(shí)間無(wú)關(guān)特點(diǎn):三相總瞬時(shí)功率為常數(shù)不平衡:三相總瞬時(shí)功率不為常數(shù)。（

3）

三相不平衡度的定義負(fù)序分量均方根值與正序分量均方根值之比8.1.2三相不平衡度的計(jì)算實(shí)際中,按三相電量a,b,c計(jì)算工程中:·某不對(duì)稱(chēng)負(fù)荷在PCC上造成的三相電壓不平衡度的近似計(jì)算UL為PCC（公共連接點(diǎn)）線(xiàn)電壓均方根,Sd為PCC三相短路容量,I2為負(fù)荷電流負(fù)序分量·三相對(duì)稱(chēng)系統(tǒng)中某一相增加單相負(fù)荷引起電壓不平衡近似計(jì)算SL為單相負(fù)荷容量8.2三相不平衡的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和測(cè)量8.2.1我國(guó)標(biāo)準(zhǔn):GB/T15543—1995電能質(zhì)量三相電壓允許不平衡度.PCC（公共連接點(diǎn)）:正常運(yùn)行:2%；短時(shí):4%.接于PCC的用戶(hù):引起該點(diǎn)正常電壓不平衡度允許值一般為1.3%8.2.2三相不平衡的測(cè)量1.測(cè)量和取值2.測(cè)量?jī)x器:負(fù)序?yàn)V過(guò)器型測(cè)量?jī)x調(diào)制型負(fù)序測(cè)量?jī)x旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)型負(fù)序測(cè)量?jī)x數(shù)字型序分量測(cè)量?jī)x1.測(cè)量和取值測(cè)量:測(cè)量誤差:εU-0.2%，εI-1%三相三線(xiàn):負(fù)序，計(jì)算εU，εI三相四線(xiàn)＼五線(xiàn):利用對(duì)稱(chēng)分量法取值:95%概率大值;日波動(dòng)性負(fù)荷:日累計(jì)超標(biāo)時(shí)間<72min,且30min內(nèi)超標(biāo)時(shí)間<5min實(shí)測(cè)值不少于30個(gè)為減少平穩(wěn)負(fù)荷的測(cè)量次數(shù)

:日波動(dòng)性小

:應(yīng)與實(shí)測(cè)值的5次鄰近數(shù)值的算術(shù)平均值對(duì)比日波動(dòng)性大

:應(yīng)與實(shí)測(cè)值的95%概率大值為減少偶然性波動(dòng)的影響

:對(duì)于離散采樣,每次測(cè)量按3s均方根取值。2.測(cè)量?jī)x(1)負(fù)序?yàn)V過(guò)器測(cè)量?jī)x在110kV及以上系統(tǒng)（精度要求不高）廣泛應(yīng)用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，單精度不太高影響因素:元件參數(shù)的匹配1）環(huán)境溫度，元件老化2）高次諧波，頻率偏差措施:（1）采用高級(jí)材料和精密元件（2）溫度補(bǔ)償措施NAA1A2A3P—三元件有功功率表不動(dòng)線(xiàn)圈3接—系統(tǒng)電壓線(xiàn)圈1,2接—TDFTDF—調(diào)制電壓發(fā)生器發(fā)出三相對(duì)稱(chēng)正弦電壓P—三元件有功功率表不動(dòng)線(xiàn)圈3接—系統(tǒng)電壓線(xiàn)圈1,2接—TDFTDF—調(diào)制電壓發(fā)生器發(fā)出三相對(duì)稱(chēng)正弦電壓測(cè)量時(shí)按相調(diào)節(jié)TDF,直至P指示最大,力矩與負(fù)序電壓成正比精度高,但有轉(zhuǎn)動(dòng)部分,結(jié)構(gòu)PTDFPC1CC2(2)調(diào)制型負(fù)序測(cè)量?jī)xNCPC3NB

B1B2B3復(fù)雜P中轉(zhuǎn)矩最大時(shí),其指示最大。而此時(shí)TDF的對(duì)稱(chēng)電壓剛好與原系統(tǒng)中的負(fù)荷分量數(shù)值稱(chēng)正比TDF產(chǎn)生的對(duì)稱(chēng)電壓原系統(tǒng)不對(duì)稱(chēng)電壓P中轉(zhuǎn)矩(3)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)型負(fù)序測(cè)量?jī)x測(cè)量?jī)x轉(zhuǎn)子安裝兩個(gè)相互垂直的線(xiàn)圈，定子加系統(tǒng)三相電壓，手動(dòng)或自動(dòng)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子位置，使其中一個(gè)線(xiàn)圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為最大，可根據(jù)此感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)確定對(duì)稱(chēng)分量值，在根據(jù)轉(zhuǎn)子位置確定負(fù)序電壓相角。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，指示與頻率和環(huán)境溫度無(wú)關(guān)，但動(dòng)作較慢且精度不高?；驹?不平衡電壓系統(tǒng)正、負(fù)序合成磁場(chǎng)為橢圓型。在磁場(chǎng)放入一線(xiàn)圈并旋轉(zhuǎn)，與橢圓磁場(chǎng)長(zhǎng)軸垂直時(shí)，線(xiàn)圈感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大,且正比于正、負(fù)序分量模的和；與短軸垂直時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最小，且正比于正、負(fù)序分量模的差。(4)數(shù)字型序分量測(cè)量?jī)x構(gòu)成主系統(tǒng):以8098為CPU，配以ROM、RAM和時(shí)鐘電路采樣系統(tǒng):輸入隔離電路、低通濾波器、自動(dòng)選相和同步鎖相電路、A/D轉(zhuǎn)換電路原理每個(gè)周期采樣128點(diǎn)，經(jīng)FFT變換除去各此諧波，得出基波幅值和相位，利用對(duì)稱(chēng)分量法求出電壓、電流基波正、負(fù)、零序的幅值、相位和三相不平衡度。功能（1）實(shí)時(shí)顯示；（2）打??；（3）統(tǒng)計(jì)分析；（4）30min越限累積；（5）存儲(chǔ)、打印以前；（6）不平衡度越限報(bào)警。8.3三相不平衡的危害和改善措施8.3.1三相不平衡產(chǎn)生原因（1）事故性不平衡不對(duì)稱(chēng)故障:單相接地、兩相接地短路、兩相短路（2）非事故性不平衡發(fā)電機(jī)、變壓器:對(duì)稱(chēng)線(xiàn)路:三相阻抗不等，中低壓短線(xiàn)路可能不對(duì)稱(chēng)負(fù)荷:三相負(fù)荷可能不對(duì)稱(chēng)，尤其是單相大容量負(fù)荷（電氣化鐵路、電弧爐、電焊機(jī)）8.3.2三相不平衡的危害對(duì)電動(dòng)機(jī)的影響負(fù)序產(chǎn)生制動(dòng)轉(zhuǎn)矩,最大轉(zhuǎn)矩和輸出功率下降；引起電動(dòng)機(jī)振動(dòng)；負(fù)序電流使電動(dòng)機(jī)銅損增加,效率降低,發(fā)熱,絕緣老化對(duì)變壓器的影響容量得不到充分利用,局部過(guò)熱對(duì)換流器的影響觸發(fā)角不對(duì)稱(chēng),產(chǎn)生較大非特征諧波,投資增大對(duì)繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置的影響負(fù)序分量導(dǎo)致繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置誤動(dòng)作對(duì)線(xiàn)損的影響負(fù)序、零序?qū)е驴倱p耗增大對(duì)計(jì)算機(jī)的影響中性點(diǎn)電位漂移,對(duì)計(jì)算機(jī)產(chǎn)生噪聲干擾,造成計(jì)算機(jī)無(wú)法正常工作3.三相不平衡的改善措施（1）將不對(duì)稱(chēng)負(fù)荷合理分布于三相,使各相盡量平衡（2）將不對(duì)稱(chēng)負(fù)荷分散接于不同供電點(diǎn),減少集中連接造成的不平衡度過(guò)大（3）將不對(duì)稱(chēng)負(fù)荷接入高一級(jí)電壓供電（4）將不對(duì)稱(chēng)負(fù)荷采用單獨(dú)的變壓器供電（5）采用特殊接線(xiàn)的平衡變壓器供電（6）加裝三相平衡裝置2.原理舉例（1）將不對(duì)稱(chēng)負(fù)荷合理分布于三相S1=5MVA,S2=15+j7MVA,S3=10+j2MVA,S4=20+j9MVA,S5=25+j8MVAS1

S4

S5S1

S2

S4

S3S5S2

S3（2）

加裝三相平衡裝置原三相不平衡系統(tǒng)為含單相負(fù)荷R在其他兩各相間分別適配電感和電容構(gòu)成三相系統(tǒng)bc

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