库鄯输油管道低压供电系统三相负荷不平衡对低压电网的影响与对策

1、库鄯输油管道低压供电系统三相负荷不平衡对低压电网的影响与对尺0策摘要：库鄯管道低压配电系统的无功补偿方式为电容器三相同时循环投切的补偿方式，这种补偿方式不能改善三相负荷的不平衡度，但会引起某相过补偿或者欠补偿，从三相负荷不平衡对供电网络的影响入手，提出了改善三相负荷不平衡的方法。关键词：三相负荷不平衡；无功补偿；对策0引言塔里木输油气分公司库鄯输油管道变配电系统自管道投产运行已经超过10年，随着低压负载的增加，尤其是大量大功率单相负载的使用，如空调器，热水器、微波炉等进入职工日常生活，这些电器在给人们带来舒适，方便的同时也给低压供电系统的安全、经济运行带来一定影响。造成这种影响的原因是由于低压

2、供电系统的三相负荷不平衡，使得低压系统三相电压不平衡，如果这种不平衡加剧，就会使得低压设备中部分得到远高于额定值的电压而烧毁，另一部分得到远低于额定值的电压而无法启动。而即使采用人为手段，尽可能将负载平均分配到各相，但实际使用中低压负荷也不可能同时投用。所以低压电网中三相不平衡是必然的。库善E管道低压配电系统中无功补偿方式为集中补偿，无功补偿控制器对B相电路功率因数进行采样，以此判定系统中需要投入的电容器容量。在对B相补偿的同时，也对A,C相投入同等容量的电容器。这种控制方式在三相负荷平衡的系统中可以提高电网功率因数，可是对于三相负荷不平衡系统中，往往会引起A,C相过补偿或欠补偿。而过补偿的危

3、害更大。所以采用一种合理的无功功率补偿方式才是解决问题的根本。1三相负荷不平衡对低压供电的影响1.1对电能质量的影响电压合格率是衡量电能质量的主要指标，低压供电系统中三相负荷不平衡对电压合格率的影响较大。在接入大负荷的一相上会产生较高的电压降，从而使接在该相上的设备(特别是供电半径长的设备)电压质量不合格，有的甚至达到无法用电的严重程度。1.2对线路损耗的影响在低压供电系统中，如三相负荷不平衡会引起线损的增加。设一条线路低压的三相负荷电流为IA、IB、IC，中性线的电流为10，若相线的电阻为R,中性线的电阻为相电阻的2倍2R,则该低压线路的损耗为：P1=IA2R+IB2R+IC2R+IO2X2

4、R=(IA2+IB2+IC2+2IO2)R当三相负荷电流平衡后，设每相电流为IA、IB、ICIA=IB=IC=(IA+IB+IC)/3，中性线电流为零，这时该低压线路的损耗为：P2=(IA+IB+IC)2R/3=(IA2+IB2+IC2+2IAIB+2IBIC+2ICIA)R/3降低损耗为：P=AP1-AP2=2(IA2+IB2+IC2-IAIB-IBIC-ICIA+3IO2)R/31.3引起中性点偏移低压供电系统中，如三相负荷不平衡，则会在中性线上产生一中性线电流，其大小可用实测法测得，也可用向量计算法算出。中性线电流使中性线上产生电压降，因而使中性点的电位发生偏移，偏移的程度随三相负荷不平

5、衡度增加而增大，破坏供电平衡。由于中性点电位不为零，影响了该低压供电系统所有接中性线保护设备的用电安全。1.4降低设备利用率在低压供电系统中，三相负荷的不平衡还会降低设备的利用率，特别是配变的利用率。原因是要使设备满负荷运行，大负荷相就出现过载运行，这是不允许的，只有降低设备利用率运行。1.5三相电流不平衡会影响电能计量按照理论分析，三相不平衡电流可以分解为三相平衡的正序、负序、和零序三个分量。负序和零序电流分量的存在必然会对计量仪表的精度产生影响。即使在高压侧，虽然零序电流在变压器内环流不会向系统传递，但负序电流分量可以毫无阻碍地向系统传递，因此仍然会对计量仪表的精度产生影响。1.6库鄯输油

6、管道低压系统的直接影响库鄯管道低压配电系统，经常出现低压无功补偿柜电容器烧毁的情况，原因是因为对三相负荷补偿同等电容量引起某一相过补偿所致。过补偿的危害往往比欠补偿更严重。补偿容量过大，在变压器空载运行时或者负荷较轻时，会使功率因数角超前、无功功率向电力系统倒送，将抬升上级配电变压器出口电压，击穿电容器。同时增加有功功率损耗，增加谐波震荡的发生几率以致造成电网伤害。另外三相负载不平衡导致了中性点偏移，使得部分设备单相设备不能获得额定电压。其实，三相电压不平衡对于三相负载影响更大。以电动机为例，三相电压不平衡时，在感应电动机的定子中便产生一个逆序旋转磁场，感应电动机在正、逆两个磁场的作用下运行。

7、由于正序旋转磁场比逆序旋转磁场大，放电动机的旋转方向仍与正序方向相同，但转子逆序磁场的存在而产生较大的逆序制动力矩使电动机输出功率减少，绕组温度升高，从而危及电动机安全运行。2库鄯输油管道减小低压三相不平衡度的对策2.1加强基础资料管理，减少接火的随意性库鄯管道已经运行十余年，低压网络基础资料管理是一项薄弱环节，造成新增设备接火的随意性，是引起三相负荷不平衡的源头。为此要趁工程改造之际，建立健全低压网络的资料管理，同时要对设备的情况作全面掌握，做到知己知彼，这样在新加设备接火时就有针对性，从源头上降低三相负荷不平衡出现的程度。2.2增大中性线的导线截面在实际运行的三相四线低压供电系统中，中性线

8、的导线截面往往小于相线的导线截面，这样在三相负荷不平稳时不但增加了线路损耗，有的甚至出现中性线熔断引起电气设备烧毁的事故，因此建议在以后电气项目施工时，中性线的导线截面应选择与相线一致，以减少损耗，消除断线的事故隐患。2.3对进户点处采用重复接地对由于三相负荷不平衡而引起中性点电位偏移，而使接中性线保护的电气设备达不到保护的目的，建议在进户线进户点处采用重复接地，以达到保护目的。2.4做好负荷实测工作，以便及时发现处理出现的严重不平衡情况负荷实测是供电运行维护必不可少的工作，通过负荷实测不但可以了解网络的运行情况，而且能及时发现运行中出现的各种问题，包括三相负荷不平衡情况，以便采取措施予以解决

9、。2.5采用可以调节负荷不平衡的无功补偿装置库鄯输油管道低压系统现在采用三相电容器补偿方式：这种补偿方式控制方法简单，只能应用于三相负荷基本平衡的系统中，对于三相不平衡系统，由于各相无功功率不同因此不能够实现良好的补偿。单相电容器分相补偿方式：采取无功大的相多投电容，无功小的相少投甚至不投电容的补偿方式。其结果可以使三相不平衡系统的各相无功得到补偿，而对于不平衡的有功电流是无能为力的。现在国内很多厂家已经生产有可以调整不平衡的无功补偿装置，实际应用表明，可使三相功率因数补偿到0.95以便不平衡电流调整到变压器额定电流的10%以内。F面介绍其中一种可以改良三相不平衡度的设计思路。基本原理：原理1

10、:在相线与相线之间跨接电阻，具有在相线与相线之间转移无功的能力；原理2:在相线与相线之间跨接电容或电感，具有在相线与相线之间转移有功的能力。调整不平衡有功电流技术说明：（1）如果不平衡有功电流相当于AB相之间跨接一电阻，这时AB相有电流且电流为I,C相无电流。那么校正这个不平衡电流的方法是在BC相之间接入一电容，选择电容量使其电流为0.58I,在AC相之间接入一电感，选择电感量使其电流为0.58I，于是不平衡电流消失，如图1所示：图1AB相之间跨接一电阻（2）如果不平衡电流相当于A相与中线之间跨接一电阻，这时的系统中只有A相有电流I,BC相均无电流。那么校正这个不平衡电流的方法是在AB相之间接

11、入一电容，选择电容量使其电流为0.671,在AC相之间接入一电感，选择电感量使其电流为0.67I,在B相与中线之间接入一电感，选择电感量使其电流为0.58I，在C相与中线之间接入一电容，选择电容量使其电流为0.58I，于是不平衡电流消失，如图2所示。图2A相与中线之间跨接一电阻如果不平衡电流相当于不只一个电阻，那么可以分别按各个电阻为准，计算出所需的补偿量，然后利用迭加原理进行计算即可上述的调整不平衡电流的方法也带来一个问题，就是需要使用电感。在调整不平衡电流的装置里安装大量的电感是一件很麻烦的事情，电感又大又重，成本很高，损耗较大。所幸的是，在实际的系统中，往往拥有大量的感性负荷，正是因为这

12、些感性负荷的存在，才需要进行无功补偿。而负荷中的电感正好可以为我们所利用。理论分析与现场实验均表明：只要恰当地选择电容器的接法，就可以达到即补偿功率因数又调整不平衡电流的目的。下面举一例说明如何连接电容器来达到既补偿无功又调整不平衡电流的目的。设有一用电系统如图3所示：图3用电系统这是一个功率因数很低且三相严重不平衡的例子，三相的功率因数均为0.71。C相电流比A相电流大一倍。由图中可以看到：补偿电容器的总容量恰好等于负荷中的电感总容量，只是由于恰当地选择了电容器的接法，从而使三相的电流平衡，并且三相的功率因数均等于1,零线没有电流。通过在三相四线低压配电系统中的各相与相之间及各相与零线之间恰

13、当地接入若干电力电容器的方法，巧妙地利用了负荷回路中的电感，不仅使各相的功率因数都得到良好的补偿，同时使各相的有功电流达到平衡。这种计算方法的理论研究是独创性的。由于实际的补偿器中电容器的容量是固定的，不可能像理论计算过程中那样随意安排电容器容量，因此实现控制目标的计算机算法的研究比理论研究更具有实际意义。实际使用的计算机算法采用了如下几个步骤：（1）在不出现过补偿的前提下优先调整不平衡有功电流。（2）在改善不平衡度的前提下可以适当过度调整。例如：调整前A相有功电流100A,B相有功电流90A，调整后A相有功电流94A,B相有功电流96A。由于调整前A相电流大于B相，而调整后A相电流小于B相，属于过度调整。但是调整后的不平衡度明显改善，因此是一种有效的过度调整。（3）在系统原始功率因数较高即系统电感较少的情况下，如果不能将三相调整至平衡，则优先调整偏离平衡值最多的相。（4）在调整不平衡有功电流的计算完成之后，计算所需的无功补偿方式。实际使用的是一种分支迭代算法，可以计算出实际系统的最佳电容器投切方式。虽然计算方法十分复杂，用32位单片机来实现还是没有问题的。这种计算方法的研究也是独创性的。3结束语综上所述，库鄯输油管道低压配电系统