电力系统三相不平衡与其改善措施

8.

1三相不平衡的概念及计算8.2三相不平衡的国家标准和测量

8.3三相不平衡的危害和改善措施第8章

电力系统三相不平衡及其改善措施8.1.1三相不平衡的定义8.1.2三相不平衡的计算方法8.1三相不平衡的概念及计算8.1.1三相不平衡的定义(1)三相对称和三相不对称对称:频率相同,振幅或有效值相等,相位依次超前或滞后1200的三相正弦特点:三相正弦量的相量和必为0。不对称:振幅或有效值不相等(2)三相平衡和三相不平衡平衡:任意时刻三相总瞬时功率与时间无关特点:三相总瞬时功率为常数不平衡:三相总瞬时功率不为常数。（

3）

三相不平衡度的定义负序分量均方根值与正序分量均方根值之比8.1.2三相不平衡度的计算实际中,按三相电量a,b,c计算工程中:·某不对称负荷在PCC上造成的三相电压不平衡度的近似计算UL为PCC（公共连接点）线电压均方根,Sd为PCC三相短路容量,I2为负荷电流负序分量·三相对称系统中某一相增加单相负荷引起电压不平衡近似计算SL为单相负荷容量8.2三相不平衡的国家标准和测量8.2.1我国标准:GB/T15543—1995电能质量三相电压允许不平衡度.PCC（公共连接点）:正常运行:2%；短时:4%.接于PCC的用户:引起该点正常电压不平衡度允许值一般为1.3%8.2.2三相不平衡的测量1.测量和取值2.测量仪器:负序滤过器型测量仪调制型负序测量仪旋转磁场型负序测量仪数字型序分量测量仪1.测量和取值测量:测量误差:εU-0.2%，εI-1%三相三线:负序，计算εU，εI三相四线＼五线:利用对称分量法取值:95%概率大值;日波动性负荷:日累计超标时间<72min,且30min内超标时间<5min实测值不少于30个为减少平稳负荷的测量次数

:日波动性小

:应与实测值的5次邻近数值的算术平均值对比日波动性大

:应与实测值的95%概率大值为减少偶然性波动的影响

:对于离散采样,每次测量按3s均方根取值。2.测量仪(1)负序滤过器测量仪在110kV及以上系统（精度要求不高）广泛应用结构简单，单精度不太高影响因素:元件参数的匹配1）环境温度，元件老化2）高次谐波，频率偏差措施:（1）采用高级材料和精密元件（2）温度补偿措施NAA1A2A3P—三元件有功功率表不动线圈3接—系统电压线圈1,2接—TDFTDF—调制电压发生器发出三相对称正弦电压P—三元件有功功率表不动线圈3接—系统电压线圈1,2接—TDFTDF—调制电压发生器发出三相对称正弦电压测量时按相调节TDF,直至P指示最大,力矩与负序电压成正比精度高,但有转动部分,结构PTDFPC1CC2(2)调制型负序测量仪NCPC3NB

B1B2B3复杂P中转矩最大时,其指示最大。而此时TDF的对称电压刚好与原系统中的负荷分量数值称正比TDF产生的对称电压原系统不对称电压P中转矩(3)旋转磁场型负序测量仪测量仪转子安装两个相互垂直的线圈，定子加系统三相电压，手动或自动调节转子位置，使其中一个线圈的感应电动势为最大，可根据此感应电动势确定对称分量值，在根据转子位置确定负序电压相角。结构简单，指示与频率和环境温度无关，但动作较慢且精度不高。基本原理:不平衡电压系统正、负序合成磁场为椭圆型。在磁场放入一线圈并旋转，与椭圆磁场长轴垂直时，线圈感应电动势最大,且正比于正、负序分量模的和；与短轴垂直时，感应电动势最小，且正比于正、负序分量模的差。(4)数字型序分量测量仪构成主系统:以8098为CPU，配以ROM、RAM和时钟电路采样系统:输入隔离电路、低通滤波器、自动选相和同步锁相电路、A/D转换电路原理每个周期采样128点，经FFT变换除去各此谐波，得出基波幅值和相位，利用对称分量法求出电压、电流基波正、负、零序的幅值、相位和三相不平衡度。功能（1）实时显示；（2）打印；（3）统计分析；（4）30min越限累积；（5）存储、打印以前；（6）不平衡度越限报警。8.3三相不平衡的危害和改善措施8.3.1三相不平衡产生原因（1）事故性不平衡不对称故障:单相接地、两相接地短路、两相短路（2）非事故性不平衡发电机、变压器:对称线路:三相阻抗不等，中低压短线路可能不对称负荷:三相负荷可能不对称，尤其是单相大容量负荷（电气化铁路、电弧炉、电焊机）8.3.2三相不平衡的危害对电动机的影响负序产生制动转矩,最大转矩和输出功率下降；引起电动机振动；负序电流使电动机铜损增加,效率降低,发热,绝缘老化对变压器的影响容量得不到充分利用,局部过热对换流器的影响触发角不对称,产生较大非特征谐波,投资增大对继电保护和自动装置的影响负序分量导致继电保护和自动装置误动作对线损的影响负序、零序导致总损耗增大对计算机的影响中性点电位漂移,对计算机产生噪声干扰,造成计算机无法正常工作3.三相不平衡的改善措施（1）将不对称负荷合理分布于三相,使各相尽量平衡（2）将不对称负荷分散接于不同供电点,减少集中连接造成的不平衡度过大（3）将不对称负荷接入高一级电压供电（4）将不对称负荷采用单独的变压器供电（5）采用特殊接线的平衡变压器供电（6）加装三相平衡装置2.原理举例（1）将不对称负荷合理分布于三相S1=5MVA,S2=15+j7MVA,S3=10+j2MVA,S4=20+j9MVA,S5=25+j8MVAS1

S4

S5S1

S2

S4

S3S5S2

S3（2）

加装三相平衡装置原三相不平衡系统为含单相负荷R在其他两各相间分别适配电感和电容构成三相系统bc

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