三相不平衡调节及无功补偿装置(精)
三相不平衡调节及无功补偿装置□ 杨嘉文
1概述
在中、低压配电网系统中, 存在着大量的单相, 不对称、非
线性, 冲击性负荷, 三相负荷系统是随机变化的, 这些负荷会使
配电系统产生三相不平衡, 三相负荷不平衡会导致供电系统三
相电压、电流的不平衡, 引起电网负序电压和负序电流, 影响供电质量, 进而增加线路损耗, 降低供电可靠性。因此电力变压器运行规程规定, Y/Y0变压器的中线电流不能超过额定电流的25%。由以上可知对负荷不平衡、无功短缺进行补偿对配电网来说有很大的实用价值, 它可以降低线损, 提高电能质量, 增加
配电网的可靠性。
由于负荷分配不均, 负荷性质也不一致, 造成低压供电系
统无功不足, 负荷不平衡。尤其是经济水平较为发达的地区表现更为明显。无功不足、负荷不平衡这两个问题已成为配电系统的两大难题。针对无功不足的问题, 国内解决的办法是:合理配置低压无功补偿电容器, 其补偿的原则多数是共补与分补相
结合, 并采取可控硅投切、接触器运行的技术模式并附加电压质量监测系统, 其采取手段多是通过远红外或 GPRS 通讯系统
去实现。目前这项技术已基本成熟, 但它没有考虑到如何去改
善配电低压系统三相不平衡的情况, 投切不当时, 反而增加不平衡的情况。因此, 三相不平衡的问题已成为当前配电系统亟待解决的问题, 也是配电系统的技术空白。
2项目的实施的意义
低压配电网是电力系统的末端, 低压配电网采用三相四线
制方式, 配电变压器低压侧采用 Yn0接线, 电网的不平衡会增加线路及变压器的损耗, 降低变压器的出力, 影响电网的供电质量, 甚至会影响电能表的精度, 造成计量系统计费损失, 由于三相负荷不平衡造成中线电流增大,会降低供电系统的可靠性, 影响配电系统的安全运行。
2.1中线电流带来的变压器损耗
2.1.1附加铁损
Y/Yn0接线的配电变压器采用三铁心柱结构,其一次侧无
零序电流, 二次侧有零序电流, 因此二次侧的零序电流完全是励磁电流, 产生的零序磁通不能在铁心中闭合, 需通过油箱壁闭合, 从而在铁箱等附件中发热产生铁损。
Y/Yn0接线变压器的零序电阻比正序电阻大得多,变压器
的零序电阻可实测得到, 315kVA 变压器的零序电阻是正序电阻的 10多倍, 因此零序电流产生的附加铁损较大。
2.1.2不平衡运行时绕阻附加铜损
在不计零序回路损耗的情况下, 配电变压器三相不平衡运
行时三相绕组的总损耗 (单位为 kW 可计算为:
P f1 =(I 2
a
+I 2
b
+I 2
c
R 1
×10-3
式中:I a 、 I b 、 I c 为三相负荷电流; R1为变压器二次侧绕组电阻。
三相平衡时每相绕阻电流为(I ·
a
+I ·
b
+I ·
c
/3, 三相绕组总损
耗为:P
f2
=3[(I
a
+I
b
+I
c
/3]2R
1
×10-3。
三相不平衡时带来的附加损耗为: △ P
f
=P
f1
-P
f2
=[(I
a
-I
b
2+(I
a
-I
c
2+(I
b
-I c 2]/
I I
3·R 1×10-3设某变压器绕阻的电阻为 R, 三相总电流为 300A
如补偿前的电流分别为:I a =50A, I b =100A, I c =150A, 则:总铜损
=50×50×R+100×100×R+150×150×R=35000R 经过补偿后:I a =I b =I c =100A 总铜损 =3×100×100×R=30000R
不平衡系统与平衡系统的降损比例为 (35000-30000 /30000=17%。
并且不平衡比例越大, 铜损的增加幅度越大, 甚至可到达几倍。
2.2中线电流造成的电压偏移
由于 Y/Yn0接线的变压器一次侧没有零序电流, 二次侧有零序电流, 因此二次侧的零序电流完全是励磁电流, 产生的零序磁通重叠在主磁通上, 感应出零序电动势, 造成中性点电压偏移, 负荷重的相电压降低, 负荷轻的相电压上升。严重时会影响变压器的正常运行, 如熔丝熔断, 零线过热烧断等。
由上述分析可知, Y/Yn0接线方式的配电变压器不平衡运行带来的损耗与电压偏移是很大的, 如对变压器的三相不平衡进行补偿, 同时又补偿无功, 则既可以节能, 又可以提高电能质量。
因此, 国标 GB/T15543-1995《电能质量三相电压允许不平衡度》对不平衡做出了规定。《电力变压器运行规程》也规定, Y/Yn0接线的配电变压器,中线电流不能超过额定电流的 25%, 超过这一标准应调整负荷, 但负荷是实时变化的, 人工调整负荷是不及时的。本装置在技术上解决了这一难题。目前,在中、低压配电网中,广泛采用静止无功补偿器 (SVC 进行补偿。供电点三相电压的不平衡是由于三相不平衡电流在输电线路上引起的电压降不同而产生的。在三相四线制的低压配电网中, 三相不平衡电流可分解为正序分量、负序分量和零序分量。当前, 国内对于三相不平衡补偿的研究, 都局限于三相三线制的中压配电网, 采用三角形的电纳网络, 补偿负序电流和谐波电流, 而对于三相四线制的低压配电网中的零序电流分量的补偿, 均未采取有效的补偿措施。因此, 本装置采用一种新的三相四线制的低压配电网中的三相不平衡负荷的补偿策略和与之配套的补偿网络的结构, 采用多组△和 Y 型补偿网络元件, 其调整策略是作为三相不平调节元件同时也是无功补偿元件的一部分, 达到元件利用率最大化的目的, 在调节过程中, 先采用指标平衡补偿方案, 建立最小化目标, 即功率因
摘要:本文阐述了配电系统三相不平衡调节及无功补偿原理。利用该原理可
有效地调节低压配电网中的三
相不平衡负荷及对功率因数进行补偿, 使变压器的负荷得到合理的分配。并介绍了一种新型无功补偿装置, 该
装置与传统的无功补偿装置相比较, 可以使零序电流减少很多, 电压不平衡大幅降低,功率因数提高, 是传统的
无功补偿装置升级换代产品。
关键词:三相不平衡调节; 无功补偿; 智能复合开关; 功率因数
电力建设专栏 129
广东科技 2008.11. 总第 200期
广东科技 2008.11. 总第 200期
数≥ 0.9, 不平衡度 <0.25, 给出一套指标平衡组合补偿网络方
案, 以满足电力系统运行指标要求, 再根据剩余补偿元件, 通过
网损计算, 以网损最小化为目标, 给出一套网损最小化补偿网
络方案, 进行精细调整与补偿。
本装置通过上述方案, 使三相不平衡调节和无功优化满足
系统运行指标, 同时达到网络损耗最小化的目的。有效地调节
低压配电网中的三相不平衡负荷及对功率因数进行补偿。使变
压器的负荷得到合理的分配。
采用三相不平衡调节及无功补偿装置与传统的无功补偿
装置相比较, 传统的无功补偿装置只能补偿无功, 未考虑对三
相不平等状态的调整, 三相不平衡调节及无功补偿装置可以使
得零序电流减少很多, 电压不平衡大幅降低, 功率因数提高, 网
络损耗最小化, 是传统的无功补偿装置升级的换代产品。
3原理分析与理论依据
三相不平衡系统可以分解成正序、负序、零序分量, 而平衡
系统只有正序分量, 不存在零序、负序分量。因此只要将负序、零序分量补偿掉, 只剩下正序分量, 构成一个平衡的系统。补偿
技术的难点和关键点是构建目标优化计算系统及补偿网络模
型。目标一是补偿抵消系统的零序分量和负序分量, 只保留正
序分量, 建立一个三相平衡系统。二是补偿三相系统的无功分量, 使其 COS ∮ ->1。
3.1三相不平衡 -无功补偿装置的工作原理
补偿网络的结构和基本补偿策略:
补偿网络的拓扑结构如图 1所示。在图 1中, 由一个三相
电压平衡的供电母线向一个星形带中线连接的三相不平衡负
荷供电。为了供电母线提供的三相线电流相等, 也就是从供电
母线的角度来看, 三相负荷是平衡的, 需要引入 SVC 补偿网络
如图 1所示。 SVC 补偿网络由一个三角形连接的 SVC 和一个
星形带中线连接的 SVC 构成, 二者相互配合, 可以完成三相不
平衡负荷的补偿。
在三相系统中, 跨接在相线与相线之间的电容或电感元件
具有转移相间有功功率补偿无功的作用, 由于相间电感或电容
元件的电流相量与每相电压相量成 60或 120夹角,可通过一
个简单的示例来说明这一原理。
有一单相负荷接于 A 相与零线之间,其电流 IA=100A, 功
率因数cos φa=0.85, 其中有功电流为 85A, 无功电流为 53A 。
在 A 、 B 相间接入产生 61A 电流的电容器时,相量图如图 2所
示, 图中, U ·A 为 A 相电压相量, I ·AB 为接于 A 、 B 相间的电容器电流相量, 超前 A 相电压 120°; A 相负荷情况为:无功电流为
零, 有功电流为 54A, 有功电流相量与无功电流相量合成的总
电流为 54A, A 相有功负荷减少了; B 相负荷的情况为:B 相有
功电流为 31A, 无功电流为 53A, 有功电流相量和无功电流相
量合成的总电流为 61A 。
由图 2可见,通过在 A 、 B 相间跨接一电容器, A 相的有功
转移到 B 相一部分, 无功得到补偿, 而接电容器前后 A 相与 B
相的有功之和并未改变, 这说明可以在变压器三相之间调整有
功, 变压器的三相不平衡也是可以调整、补偿的, 同时功率因数可以得到提高。
采用星角混合接法的电容、电抗元件可补偿掉或大大减少零序电流与负序电流, 使系统转变成基本平衡系统。
3.2补偿不平衡负载实例分析
(1 三相不平衡 -无功补偿方法的接线如图 3所示。图中, I
·
a
、 I
·
b
、 I
·
c
为负荷电流; I ·ao 、 I ·bo 、 I ·co 为星接补偿元件电流; I ·ab 、 I ·bc 、 I
·
ca
为角接补偿元件电流。
(2 以前面的单相负载为例子来分析, 将其补偿为对配电变压器来讲是三相平衡系统, 只需在 A 相接 100A 电流的电容器, C 相接 98A 电流的电容器, AB 相间接28A 的电容器, BC 相间接 28A 的电抗器, CA 相间接 85A 的电抗器:
则 A 相电流为:I AX =I ·A +I ·A0+I ·AB -I ·CA =28.3A;
则 B 相电流为:I BX =I ·B +I ·B0+I ·BC -I ·AB =28.3A;
则 C 相电流为:I CX =I ·C +I ·C0+I ·CA -I ·BC =28.3A 。
每相功率因数接近 1, 三相有功电流之和与补偿前 A 相有功电流相等。
(3 设一配电变压器 A 相电流 I a =100A 、 B 相电流 I b =200A 、 C 相电流 I c =300A 、功率因数cos φa=cos φb=co-s φc=0.7时, 零序电流 I 0=173A 。
根据三相不平衡 -无功补偿方法得到如下数据:① I -bo
=140A, I co =120A, I ca =110A, I bc =0, I ab=0, I ao =0; ②A 相补偿后电流 I ·ax =I ·a +I ·ab -I ·ca +I ·ao, I ax =120A,功率因数为 0.982(见图 5 (a ; ③ B 相补偿后电流 I ·bx =I ·b +I ·bc -I ·ab +I ·bo, I bc =0, I ab =0, I bx =140A, 功率因数为 0.9998(见图5(b ; ④C 相补偿后电流 I ·cx
=I ·c +I ·ca -I ·bc+I ·co, I cx =155A, 功率因数为 0.9999(见图 5(c ; ⑤补偿后零序电流 I 0=45A 。
电力建设
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(采用共补 -分补的无功补偿装置将无功全部补偿, 补偿相量图如图 6所示, 补偿后 A 相电流 I ·
ax =I ·
a +I ·
ao, I ax =70A; 补偿后 B 相电流 I ·
bx =I ·
b +I ·
bo, I bx =140A;补偿后 C 相电流 I ·
cx =I ·
c +I ·
co, I cx =210A; 补偿后零序电流 I 0=120A 。
比较图 5和图 6可见, 三相不平衡 -无功补偿方法与分补
-共补方法相比, 零序电流下降很多, 使不平衡系统基本恢复到平衡。
从以上可以看出三相不平衡调节与无功补偿方法是将负荷较均匀地分配到三相上去, 但三相有功负荷之和等于未补偿前的有功负荷之和, 而零序电流大为减少, 大大地降低了零序损耗及中性点电位偏移。
4三相不平衡调节及无功补偿装置技术说明
4.1装置结构说明
BT-06三相不平衡调节及无功补偿装置组成原理如图, 包括 3个主要组成部分:智能复合开关组, 补偿电容器组, 微机控制器。
图中 YB-801为主控制器, 复合开关分为单相组复合开关
和三相组复合开关两种, 单相组复合开关又分为相间补偿复合开关和相地补偿复合开关。主控器与各复合开关之间采用 485通信, 各复合开关采用 +12V 供电。电容器分为单相电容器和三相电容器两种, 三相电容器用三相组复合开关控制, 单相电容器分别由相间型和相地型复合开关控制。
主控器分析用户側 UA, UB, UC 三相相电压和 IA, IB, IC, 各相电流。并形成主控器工作判断所必要的参量。计算出需补偿的电容器组容量, 给出补偿方案, 控制复合开关对电容器组进行投切。
4.2智能复合开关
智能复合开关是本装置的主要部件之一, 根据不同的容量需求, 共有多组。
4.3相间与相地电容
本装置的主要部件, 当系统需要调节时, 通过复合开关的投切将电容器投入或退出, 改变系统的运行参数, 从而达到调整的目的, 提高系统运行的技术指标。
● 相间 AB 电容组数可以 0-4选择配置;
● 相间 BC 电容组数可以 0-4选择配置; ● 相间 CA 电容组数可以 0-4选择配置;
● 相地 A 、相地 B 、相地 C 也可以三相 0-4选择配置; ● 三相组组数可以 0-3选择配置。 4.4微机控制器
装置的微机控制器是由双 CPU 组成, 是整个装置测量、显示、
运算、通讯和执行的中心处理机构。 5结束语
三相不平衡调节及无功补偿装置, 利用微机控制、智能复合开关和电容器组等组成一套自动调节装置。该装置挂接在变压器低压侧, 装置首先根据用户负载情况、无功情况, 中线电流等参数, 调整装置中的复合开关的投切情况, 通过相间和相对地电容的有机组合, 平衡调节变压器的三相的有功负载, 补偿变压器功率因数, 使变压器运行在最合理状态。该装置结构原理先进, 经模拟试验和现场运行, 具有有效地负荷平衡调节和无功补偿功能。■ 参考文献
[1]戴晓亮.无功补偿技术在配电网中的应用. 《电网技术》 , 1999年 6月. [2]王雷.无功补偿计算及电压投切判据分析《电力自动化设备》 2001年 6月.
[3]王兆安, 刘进军. 《谐波抑制和无功功率补偿》 .机械工业出版社, 1998年.
(作者单位:徐州供电公司
电力建设
专栏
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10KV配电系统三相负荷不平衡自动调整及无功补偿装置研究与运用
10KV配电系统三相负荷不平衡自动调整及无功补偿装置研究与运用 摘要：电力系统是国民经济的重要基础，而配电系统就是电力系统的关键设备。由于供电设备的结构及功能不同，在我国电力系统中配网的类型、结构和功 能各异。但是无论在什么条件下，配网都不可能做到随心所欲，能够做到统一规 划指挥。如果不能实现统一规划、统一指挥和统一管理，就会出现大量的重复建 设和投资浪费；又由于配电网中运行管理系统不完善、故障处理效率低；又会造 成大量电能消耗；更严重会给供电设备造成不可预估的损害。配电网系统作为电 力系统的重要组成部分，为保证其正常运行发挥着重要作用。目前有两种技术可 用于配电网三相负荷不平衡自动调整及无功补偿装置的研究与应用[1]。本文根据 本地区配电系统特点和故障现象对不平衡自动调整及无功补偿装置进行研究，并 提出了相应改进方案和安装调试方案。 关键词：配电系统；三相负荷；无功补偿 引言：通过三相负荷不平衡自动补强技术可以及时修正三相负荷不平衡并使 三相负荷不平衡值得到控制，保证用电质量。三相负荷不平衡自动补强技术采用 直流电机转子补偿技术在运行中可将其投入正常运行模式，不影响正常运行时间 而降低运行成本。通过对上述技术的研究可以提高系统运行可靠性同时降低运行 成本。 1、配用电设备的特性 本地区的配电设备为双电源配电系统，一般分为三相配电箱、三相配电箱等。配电箱是供配电系统中用电设备之间的连接，一般都设有隔离开关。三相配电箱 一般是作为一个配电控制站。三相负荷为一组单极进行调节，三相间隔由一台电 动机进行控制。当系统受到突发故障时，该单孔或多孔设备可以自动切换单面运 行或切换双面运行模式。三相配电箱作为一个配电控制站可将系统在不同时段的
调整不平衡电流无功补偿装置原理
分相补偿装置可以补偿不平衡的无功电流，但是对于不平衡的有功电流无能为力。实际上，经过恰当设计的无功补偿装置，不但可以将三相的功率因数均补偿至1，而且可以将三相间的不平衡有功电流调整至平衡。 1，怎样调整不平衡电流 在很久以前，电学奇才斯坦因梅茨（C.P.Steinmetz）就已经找到了利用无功补偿来平衡三相电流的解决办法。在《电力系统无功功率控制》一书中有比较详细的介绍，有兴趣的读者不妨一读。 斯坦因梅茨的办法有两个缺点：其一是计算过程比较繁复，读者很难从计算过程中领会这种调整不平衡电流方法的物理意义。其二是只能适用于三相三线系统，当应用于三相四线系统时，如果零线电流不为零，就会出现较大的误差。 笔者在多年研究无功补偿技术的基础上，总结出了一套简明易懂的调整不平衡电流理论与计算方法，下面就进行介绍。 2，调整不平衡电流的基本原理 要了解首调整不平衡电流的基本原理，首先要了解wangs定理，读者可以参见本博客中的Wangs定理一文。 在了解wangs定理的前提下，这里具体介绍一下怎样调整不平衡有功电流。 设有一个电阻连接在A相与B相两端，这是一个典型的不平衡负荷，调整不平衡电流的目标就是将这个电阻的电流平均分配到三相当中去，具体的方法如图1所示：
图1 利用wangs定理的基本概念，在A相与C相之间接入一个适当的电感L将A相有功电流的1/3转移到C相，这时电感L在A相产生的感性无功电流恰好将电阻在A相产生的容性无功电流抵消掉。在B相与C相之间接入一个适当的电容C将B相有功电流的1/3转移到C相，这时电容C在B相产生的容性无功电流恰好将电阻在B相产生的感性无功电流抵消掉。电感L在C相产生的感性无功电流恰好将电容C在C相产生的容性无功电流抵消掉。这样三相电流完全平衡，并且三相的功率因数全等于1。 设有一个电阻连接在A相与零线之间，这是另一个典型的不平衡负荷，调整不平衡电流的目标就是将这个电阻的电流平均分配到三相当中去，具体的方法如图2所示： 图2
三相负荷不平衡自动调节装置
三相负荷不平衡自动调节装置 三相负荷不平衡自动调节装置是一种用于调整三相负荷不平衡的 装置。在电力系统中，负荷不平衡是一种常见现象，它会导致电网运 行不稳定、电能质量降低以及设备寿命缩短等问题。因此，开发一种 能够自动调节负荷不平衡的装置对于保障电网稳定运行具有重要意义。 三相负荷不平衡自动调节装置主要由传感器、控制器和执行器组成。传感器用于实时监测负荷的三相电流，控制器根据传感器的数据 判断负荷是否不平衡，并下达相应的指令，执行器用于根据指令调节 负荷的状态。 传感器是负荷不平衡自动调节装置的核心部分之一。传感器通常 采用电流互感器或电流传感器来实时监测负荷的三相电流。通过测量 电流的大小和相位差，传感器可以获取到负荷的不平衡程度。 控制器是负荷不平衡自动调节装置的核心部分之二。控制器一般 由集成电路和控制算法组成。集成电路用于处理传感器采集的数据， 控制算法根据数据分析负荷的不平衡程度，并下达相应的调节指令。
控制器还可以通过与电源系统的通信接口，实现与电网系统的联动控制。 执行器是负荷不平衡自动调节装置的核心部分之三。执行器一般采用电动机或电容器等设备来实现对负荷的调节。当控制器下达调节指令时，执行器会根据指令的要求，调整负荷的运行状态，使得负荷能够尽可能地趋向平衡。 三相负荷不平衡自动调节装置的工作原理是通过控制器对执行器的控制，实现对负荷的调节。当负荷不平衡时，传感器会实时地将负荷不平衡的情况反馈给控制器。控制器根据传感器的反馈信息，分析负荷的不平衡程度，并根据预设的控制算法，下达相应的调节指令。 执行器接收到控制器的调节指令后，会相应地调整负荷的运行状态。例如，当负荷的三相电流不平衡时，执行器可以通过调整电容器的接入或断开，来平衡负荷的电流。通过不断地反馈和调节，负荷最终可以趋向平衡，实现三相负荷的自动调节。 三相负荷不平衡自动调节装置可以应用于各种电力系统中，包括发电厂、变电站以及工业和商业用电系统等。它能够提高电力系统的稳定性和可靠性，确保电能质量，延长设备寿命，减少能源浪费。
台区三相不平衡问题及补偿实践
台区三相不平衡问题及补偿实践近年来，由于城农网改造及加强供用电管理，使供电企业的经济和社会效益有了明显提高。但一些单位在加强管理、降损节能的同时，只看到了许多表面化现象， 而对有关技术改进方面缺少足够的重视。 低压电网的三相平衡一直就是困扰供电单位的主要问题之一，低压电网大多是经10／0．4KV变压器降压后，以三相四线制向用户供电，是三相生产用电与单相负载混合用电的供电网络。在装接单相用户时，供电部门应该将单相负载均衡地分接在A、B、C三相上。但在实际工作及运行中，线路的标志、接电人员的疏忽再加上由于单相用户的不可控增容、大功率单相负载的接入以及单相负载用电的不同时性等，都造成了三相负载的不平衡。低压电网若在三相负荷不平衡度较大情况下运行，将会给低压电网与电气设备造成不良影响。 一、低压电网三相平衡的重要性 1．三相负荷平衡是安全供电的基础。三相负荷不平衡，轻则降低线路和配电变压器的供电效率，重则会因重负荷相超载过多，可能造成某相导线烧断、开关烧坏 甚至配电变压器单相烧毁等严重后果。 2．三相负荷平衡才能保证用户的电能质量。三相负荷严重不对称，中性点电位就会发生偏移，线路压降和功率损失就会大大增加。接在重负荷相的单相用户易出现电压偏低，电灯不亮、电器效能降低、小水泵易烧毁等问题。而接在轻负荷相的单相用户易出现电压偏高，可能造成电器绝缘击穿、缩短电器使用寿命或损坏电器。 对动力用户来说，三相电压不平衡，会引起电机过热现象。 3．三相负荷保持平衡是节约能耗、降损降价的基础。三相负荷不平衡将产生不平衡电压，加大电压偏移，增大中性线电流，从而增大线路损耗。实践证明，一般
情况下三相负荷不平衡可引起线损率升高2％-10％，三相负荷不平衡度若超过10％， 则线损显着增加。 有关规程规定：配电变压器出口处的负荷电流不平衡度应小于10％，中性线电流不应超过低压侧额定电流的25％，低压主干线及主要分支线的首端电流不平衡度应小于20％。通过电网技术改造，要真正使低压电网线损达到12％以下，上述指标 只能紧缩，不能放大。 4．只有三相阻抗平衡，才能保证低压漏电总保护良好运行，防止人身触电伤亡 事故。 二、三相负载不平衡的影响 1．增加线路的电能损耗。在三相四线制供电网络中，电流通过线路导线时，因存在阻抗必将产生电能损耗，其损耗与通过电流的平方成正比。当低压电网以三相四线制供电时，由于有单相负载存在，造成三相负载不平衡在所难免。当三相负载不平衡运行时，中性线即有电流通过。这样不但相线有损耗，而且中性线也产生损 耗，从而增加了电网线路的损耗。 2．增加配电变压器的电能损耗。配电变压器是低压电网的供电主设备，当其在三相负载不平衡工况下运行时，将会造成配变损耗的增加。因为配变的功率损耗是 随负载的不平衡度而变化的。 3．配变出力减少。配变设计时，其绕组结构是按负载平衡运行工况设计的，其绕组性能基本一致，各相额定容量相等。配变的最大允许出力要受到每相额定容量的限制。假如当配变处于三相负载不平衡工况下运行，负载轻的一相就有富余容量，从而使配变的出力减少。其出力减少程度与三相负载的不平衡度有关。三相负载不平衡越大，配变出力减少越多。为此，配变在三相负载不平衡时运行，其输出的容
三相不平衡调节及无功补偿装置(精)
三相不平衡调节及无功补偿装置□ 杨嘉文 1概述 在中、低压配电网系统中, 存在着大量的单相, 不对称、非 线性, 冲击性负荷, 三相负荷系统是随机变化的, 这些负荷会使 配电系统产生三相不平衡, 三相负荷不平衡会导致供电系统三 相电压、电流的不平衡, 引起电网负序电压和负序电流, 影响供电质量, 进而增加线路损耗, 降低供电可靠性。因此电力变压器运行规程规定, Y/Y0变压器的中线电流不能超过额定电流的25%。由以上可知对负荷不平衡、无功短缺进行补偿对配电网来说有很大的实用价值, 它可以降低线损, 提高电能质量, 增加 配电网的可靠性。 由于负荷分配不均, 负荷性质也不一致, 造成低压供电系 统无功不足, 负荷不平衡。尤其是经济水平较为发达的地区表现更为明显。无功不足、负荷不平衡这两个问题已成为配电系统的两大难题。针对无功不足的问题, 国内解决的办法是:合理配置低压无功补偿电容器, 其补偿的原则多数是共补与分补相 结合, 并采取可控硅投切、接触器运行的技术模式并附加电压质量监测系统, 其采取手段多是通过远红外或 GPRS 通讯系统 去实现。目前这项技术已基本成熟, 但它没有考虑到如何去改
善配电低压系统三相不平衡的情况, 投切不当时, 反而增加不平衡的情况。因此, 三相不平衡的问题已成为当前配电系统亟待解决的问题, 也是配电系统的技术空白。 2项目的实施的意义 低压配电网是电力系统的末端, 低压配电网采用三相四线 制方式, 配电变压器低压侧采用 Yn0接线, 电网的不平衡会增加线路及变压器的损耗, 降低变压器的出力, 影响电网的供电质量, 甚至会影响电能表的精度, 造成计量系统计费损失, 由于三相负荷不平衡造成中线电流增大,会降低供电系统的可靠性, 影响配电系统的安全运行。 2.1中线电流带来的变压器损耗 2.1.1附加铁损 Y/Yn0接线的配电变压器采用三铁心柱结构,其一次侧无 零序电流, 二次侧有零序电流, 因此二次侧的零序电流完全是励磁电流, 产生的零序磁通不能在铁心中闭合, 需通过油箱壁闭合, 从而在铁箱等附件中发热产生铁损。 Y/Yn0接线变压器的零序电阻比正序电阻大得多,变压器 的零序电阻可实测得到, 315kVA 变压器的零序电阻是正序电阻的 10多倍, 因此零序电流产生的附加铁损较大。
三相不平衡调节装置
三相不平衡调节装置 一、引言 三相不平衡是电力系统中常见的问题，它会导致电压波动、功率损失、设备过热等问题。因此，需要采取措施来调节三相不平衡。本文将详 细介绍三相不平衡调节装置的相关知识。 二、三相不平衡的原因 1. 负载不均衡：当三相负载不均匀时，就会导致三相电流不同，从而 引起三相电压不平衡。 2. 供电系统故障：例如变压器接线错误或故障、配电网故障等都会导 致三相电压不平衡。 三、三相不平衡的危害 1. 降低供电质量：三相不平衡会导致供电质量下降，影响用户用电。 2. 增加设备损坏率：设备长期运行在不平衡状态下，容易造成设备过热、寿命缩短等问题。 3. 浪费能源：由于功率因数下降，使得系统有更大的无功功率损耗。 四、三相不平衡调节装置的分类 1. 静态调节装置：包括静态无功发生器（SVG）、静态电容器、静态 补偿装置等。
2. 动态调节装置：包括动态无功发生器（DSTATCOM）、动态电容器、动态补偿装置等。 五、三相不平衡调节装置的原理 1. 静态调节装置：静态调节装置通过改变电路的阻抗来实现对三相电 流的控制，从而达到平衡三相电压的目的。 2. 动态调节装置：动态调节装置通过直接注入或吸收有功、无功功率 来实现对三相电流的控制，从而达到平衡三相电压的目的。 六、静态无功发生器（SVG）的工作原理 SVG是一种采用PWM技术实现的静止式无功发生器。它通过感应负 载侧电流，计算出负载侧电压与标准值之间的差值，然后通过PWM 技术产生一个与差值成比例的无功电流注入系统中，从而实现对三相 不平衡进行调节。 七、动态无功发生器（DSTATCOM）的工作原理 DSTATCOM是一种采用PWM技术实现的动止式无功发生器。它通 过感应负载侧电流，并计算出负载侧电压与标准值之间的差值，然后 通过PWM技术产生一个与差值成比例的有功电流和无功电流注入系 统中，从而实现对三相不平衡进行调节。 八、静态电容器的工作原理 静态电容器是一种通过改变系统的电容来实现对三相不平衡进行调节
三相不平衡的判断与解决
三相不平衡的判断与解决 三相不平衡是电能质量的一个重要指标，虽然影响电力系统的因素有很多，但正常性不平衡的情况大多是因为三相元件、线路参数或负荷不对称。由于三相负荷的因素是不一定的，所以供电点的三相电压和电流极易出现不平衡的现象，损耗线路。不仅如此，其对供电点上的电动机也会造成不利的影响，危害电动机的正常运行。因此，如果三相不平衡超过了配电网可以承受的范围，那么整体的电力系统的安全运行就会受到影响。 三相不平衡的基本概念 三相不平衡是指在电力系统中三相电流（或电压）幅值不一致，且幅值差超过规定范围。由于各相电源所加的负荷不均衡所致，属于基波负荷配置问题。发生三相不平衡即与用户负荷特性有关，同时与电力系统的规划、负荷分配也有关。在电网系统中，三相平衡主要指的是三相的电压相量的大小相等，而且如果按照A、B、C的顺序进行排列，他们两两之间构成的角度都为2n/3。而三相不平衡就是指相量大小、角度的不一致。《电能质量三相电压允许不平衡度》(GB/T15543-1995)适用于交流额定频率为50 赫兹。在电力系统正常运行方式下，由于负序分量而引起的PCC 点连接点的电压不平衡。该标准规定：电力系统公共连接点正常运行方式下不平衡度允许值为2%，短时间不得超过4%。 图例：
理想的三相波形图与不平衡时的三相波形图 三相电流不平衡度计算方法一般有以下常用的两个公式： 不平衡度%=（最大电流-最小电流）/最大电流×100% 不平衡度%=（MAX相电流-三相平均电流）/三相平均电流×100% 举个例子： 三相电流分别为IA=9A IB=8A IC=4A，则三相平均电流为7A，相电流-三相平均电流分别为2A 1A 3A，取差值最大那个，故MAX（相电流-三相平均电流）=3A，所以三相电流不平衡度=3/7。 引起三相不平衡的原因有哪些？ 引起三相电压不平衡的原因有多种，如：单相接地、断线谐振等，运行管理人员只有将其正确区分开来，才能快速处理。 1. 断线故障
三相不平衡原因及处理
三相不平衡原因及处理 三相不平衡是指三相电路中的三个相电压或电流之间存在不平衡现象，即不同相之间的幅值或相位差有所差异。三相电路的不平衡可能由多种因 素引起，包括电源问题、设备故障或电路设计问题等。处理三相不平衡的 方法主要包括以下几种：通过调整负载均衡、调整导线尺寸、安装平衡器、使用自动调节装置等。 首先，三相不平衡的原因主要可以分为电源问题、设备故障和电路设 计问题。电源问题包括电网供电不稳定、供电变压器不平衡、供电电缆或 导线截面不一致等，这些因素可能导致电压或电流的不平衡。设备故障包 括配电柜电源开关故障、电机不平衡负载等等。电路设计问题则可能涉及 到导线尺寸选择不当、负载不均衡、线路参数设计不合理等。 其次，针对不同的原因，可以采取不同的处理方法。首先，调整负载 均衡是最常见的处理方法之一、通过合理分配负载，使得三相电流相对均匀，可以有效减少不平衡现象。其次，调整导线尺寸也是改善三相不平衡 的一种方法。合理选择导线尺寸可以减小电阻损耗，提高线路的传输能力，减少电流不平衡。此外，可以通过安装平衡器来处理不平衡问题。平衡器 可以在三相电路中引入一个人工的第四相，使得三相电压变得均衡，从而 降低不平衡度。最后，使用自动调节装置也是一种解决三相不平衡的有效 手段。这种装置可以根据三相电压或电流的波形和幅值变化，自动调整电 路中的参数，达到平衡的效果。 最后，处理三相不平衡问题需要的也是一个全过程的监测和调整。可 以通过使用三相功率仪等监测设备，定期对电压、电流进行监测和记录， 以便了解不平衡问题的具体情况，并及时采取相应的处理措施。
综上所述，三相不平衡是三相电路中常见的问题之一，可能由电源问题、设备故障或电路设计问题引起。处理三相不平衡的方法主要包括调整负载均衡、调整导线尺寸、安装平衡器、使用自动调节装置等。在处理不平衡问题时，需要根据具体情况进行综合考虑，并使用合适的监测设备进行监测和记录，以便及时采取相应的处理措施。
三相不平衡治理-20180409
三相不平衡治理 一、概述： 三相不平衡是指在电力系统中三相电流（或电压）幅值不一致， 且幅值差超过规定围。各相负载分布不均、单相负载用电的不同时性、以及单相大功率负载接入是导致三相不平衡的主要原因，由于城市民用电网及农用电网中存在大量单相负载，使得当今三相不平衡现象普遍存在且尤为严重。 电网中的三相不平衡会增加线路及变压器的铜损，增加变压器的铁损，降低变压器的出力甚至会影响变压器的安全运行，会造成因三 相电压不平衡而降低供电质量，甚至会影响电能变的精度而造成计量损失。 三种不平衡特征： 1、有功功率不平衡 2、无功功率不平衡 3、电流相位不平衡（有功无功组合不平衡） 二、危害： 1•增加线路及配电变压器电能损耗 在三相四线制供电网络中，电流通过线路导线时，因存在阻抗必将产生电能损耗，其损耗与通过电流的平方成正比，当相电流平衡的时候，系统的电能损耗最小。 例如设某系统的三相线路、变压器绕组每相的总阻抗为Z （暂不记中性线），如果三相电流平衡，IA=100A , IB=100A,IC=100A, 则；
总损耗=100 2Z+100 2Z+100 2Z=30000Z 。 如果三相电流不平衡，IA=50A , IB=100A,IC=150A ，贝卩； 总损耗=50 2Z+100 2Z+150 2Z=35000Z。比平衡状态的损耗增加了17%。 在最严重的状态下，如果IA=0A，IB=0A,IC=30OA ，贝卩；总损耗=300 2Z =90000Z。比平衡状态的损耗增加了3倍。可见不平衡度愈严重，所造成损耗越大。 2.降低配变变压器出力以及增加铁损 配变设计时，其绕组结构是按负载平衡运行工况设计的，其绕组性能基本一致，各相额定容量相等。配变的最大允许出力要受到每相额定容量的限制。假如当配变处于三相负载不平衡工况下运行，负载轻的一相就有富余容量，从而使配变的出力减少。其出力减少程度与三相负载的不平衡度有关。三相负载不平衡越大，配变出力减少越多。为此，配变在三相负载不平衡时运行，其输出的容量就无法达到额定值，其备用容量亦相应减少，过载能力也降低。假如配变在过载工况下运行，即极易引发配变发热，严重时甚至会造成配变烧损。 配变产生零序电流。配变在三相负载不平衡工况下运行，将产生零序电流，该电流将随三相负载不平衡的程度而变化，不平衡度越大，则零序电流也越大。运行中的配变若存在零序电流，则其铁芯中将产生零序磁通。（高压侧没有零序电流）这迫使零序磁通只能以油箱壁及钢构件作为通道通过，而钢构件的导磁率较低，零序电流通过钢构件时，即要产生磁滞和涡流损耗，从而使配变的钢构件局部温度升高发热。配变的绕组绝
三相不平衡的原因故障判断和解决方法
三相不平衡的原因故障判断和解决方法 一、三相不平衡的基本概念 三相不平衡是指在电力系统中三相电流（或电压）幅值不一致，且幅值差超过规定范围。由于各相电源所加的负荷不均衡所致，属于基波负荷配置问题。发生三相不平衡即与用户负荷特性有关，同时与电力系统的规划、负荷分配也有关。在电网系统中，三相平衡主要指的是三相的电压相量的大小相等，而且如果按照A、B、C的顺序进行排列，他们两两之间构成的角度都为2n/3。而三相不平衡就是指相量大小、角度的不一致。《电能质量三相电压允许不平衡度》(GB/T15543-1995)适用于交流额定频率为50 赫兹。在电力系统正常运行方式下，由于负序分量而引起的PCC 点连接点的电压不平衡。该标准规定：电力系统公共连接点正常运行方式下不平衡度允许值为2%，短时间不得超过4%。 三相电流不平衡度计算方法一般有以下常用的两个公式： 不平衡度%=（最大电流-最小电流）/最大电流×100% 不平衡度%=（MAX相电流-三相平均电流）/三相平均电流×100% 举个例子： 三相电流分别为IA=9A IB=8A IC=4A，则三相平均电流为7A，相电流-三相平均电流分别为2A 1A 3A，取差值最大那个，故MAX（相电流-三相平均电流）=3A，所以三相电流不平衡度=3/7。 二、引起三相不平衡的原因 引起三相电压不平衡的原因有多种，如：单相接地、断线谐振等，运行管理人员只有将其正确区分开来，才能快速处理。 1. 断线故障
如果一相断线但未接地，或断路器、隔离开关一相未接通，电压互感器保险丝熔断均造成三相参数不对称。上一电压等级线路一相断线时，下一电压等级的电压表现为三个相电压都降低，其中一相较低，另两相较高但二者电压值接近。本级线路断线时，断线相电压为零，未断线相电压仍为相电压。 2. 接地故障 当线路一相断线并单相接地时，虽引起三相电压不平衡，但接地后电压值不改变。单相接地分为金属性接地和非金属性接地两种。金属性接地，故障相电压为零或接近零，非故障相电压升高1.732倍，且持久不变；非金属性接地，接地相电压不为零而是降低为某一数值，其他两相升高不到1.732倍。 3. 谐振原因 随着工业的飞速发展，非线性电力负荷大量增加，某些负荷不仅产生谐波，还引起供电电压波动与闪变，甚至引起三相电压不平衡。 谐振引起三相电压不平衡有两种： （1）基频谐振 基频谐振，特征类似于单相接地，即一相电压降低，另两相电压升高，查找故障原因时不易找到故障点，此时可检查特殊用户，若不是接地原因，可能就是谐振引起的。 （2）分频谐振 另一种是分频谐振或高频谐振，特征是三相电压同时升高。 另外，还要注意，空投母线切除部分线路或单相接地故障消失时，如出现接地信号，且一相、两相或三相电压超过线电压，电压表指针打到头，并同时缓慢移动，或三相电压轮流升高超过线电压，遇到这种情况，一般均属谐振引起。
低压配电网三相不平衡补偿装置研究 杨仕雄
低压配电网三相不平衡补偿装置研究杨仕雄 摘要：随着社会的高速发展，家用大功率电器使用的越来越多，由于负荷的增加，极易导致三相负荷变得不平衡，给实际电网的运行以及维护等带来问题。本 次论文针对三相不平衡系统形成的原因、极易导致的问题以及预防措施进行了逐 步分析，希望能给以后的生产生活带来便利，降低风险。 关键词：低压配网；三相不平衡；影响；治理 引言 所谓三相平衡系统又叫做对称系统是指三相电的电压以及电流有同样的幅值 同时相位存在一百二十度的差值。与之相反的是，如果电路中含有任何一个条件 情况变化，该系统就变成了三相不平衡系统又称不对称系统。当前电路中使用最 多的就是三相变压器，低压电网不同于高压网，低压配网用户基本上使用单相式 负载。随着社会的高速发展，家用大功率电器使用的越来越多，由于负荷的增加，极易导致三相负荷变得不平衡，给实际电网的运行以及维护等带来问题。本次论 文针对三相不平衡系统形成的原因、极易导致的问题以及预防措施进行了逐步分析，希望能给以后的生产生活带来便利，降低风险。 1三相不平衡补偿装置基本工作原理 三相不平衡补偿装置以全控型半导体功率器件IGBT为核心，能快速连续地补 偿电网的无功电流、零序和负序电流，并可抑制电压波动和闪变，使整个电网负 荷的潮流分配更趋合理，使电力系统稳定、高效地运行，完美解决电网三相不平衡、谐波、无功等问题。该文的三相不平衡装置采用三相四线三电平全桥拓扑， 电流中零序分量和负序分量，控制不平衡补偿装置使装置逆变发出与之相反的抵 消电流，达到消除不平衡及补偿的补偿分量注入系统中。装置同时可实时检测系 统电流的谐波分量，兼具谐波补偿功能，可根据用户需求进行选择性补偿。装置 采用模块化设计，每个模块规格为33kvar，对应电压电流规格为380V/50A，可具备补偿50A的负序电流和最大100A的零序电流，具备对13次以下谐波的滤除功能，动态响应时间约1ms。根据需要补偿电流总量，可对电气柜进行模块化扩展，最高支持6个模块/200kvar的总容量配置。模块间以主从方式进行并联，通过指 定的主模块完成指令电流的计算与下发，各模块间平均输出电流，完成电流补偿 功能。 2低压配网中三相不平衡的影响分析 2.1影响电能质量 1）对供电电能质量的影响。三相负荷不平衡系统在实际使用过程中会对实际电能的提供带来问题，极易导致电能质量问题。首先极易出现电荷分布不均衡情况，使得用户出现电能使用效率不高。2）产生较大零序电流对线路中性线的影响。低压配网三相不均衡极易对电路中的中性线质量产生影响，只要出现中性线 问题，导致系统中性点发生偏移，使得某一相电压升高，从而使用该相电设备承 受电压。 若电路中的电压或者电流超过额定电流电压就会对用电器产生损坏，会导致 电网问题影响实际电路的运行。 2.2影响供电设备运行 低压配网中若出现三相不均衡的情况肯定会导致部分用电器的电压出现明显 增大的情况，同时会高于两相，若长时间在该情况下就会导致温度过高进而引发 火灾等问题，同时长时间处于高电压的情况下也会降低设备的使用年限，为后期
配电变压器三相负荷不平衡原因及调整方法
配电变压器三相负荷不平衡原因及调整方法 摘要：目前，由于我国大部分的低压配电系统都是采用的三相四线制的接线方式，这样会造成单相负载不均衡问题的出现，从而导致变压器输出侧处在三相不 平衡的状态下。配电变压器长期处于三相不平衡的运行状态，会导致变压器损耗、电动机有功输出降低，加大了配电线路损耗、降低了变压器的输出、损坏客户用 电设备等现象出现。采取切实可行、经济合理的补偿抑制措施，提高其电能质量 确保系统的安全、可靠和经济运行。 关键词：配电变压器；三相负荷；不平衡 在电力系统中，如果三相电流幅值不一致，并且超出了规定范围，那么就可以说是三相 负荷不平衡。通常情况下，国家相关技术标准要求三相负荷电流不平衡度应在15%以内。在 配电变压器运行过程中，三相负荷不平衡会给各个方面造成严重的影响，包括安全管理、电 压质量以及线损管理等。 1造成配电变压器三项负载不平衡的原因 1.1管理方面的原因 对配电变压器三项负载不平衡的问题没有给予足够的重视，也没有制定相应的考核管理 办法，对其进行管理时，具有一定的盲目性、随意性；运维人员对配电变压器三项负载的管 理也比较放松，所以导致变压器长期处于三项负载不平衡的状态。 1.2电网架构的问题 对于电网架构的改造不够彻底，电网结构一直相对比较薄弱，运行的时间也比较长。另外，单相低压线路的问题一直没有得到改善，而且线路都是动力和照明的混合，用户的单相 用电设备较多，这些设备的功率都较大，使用时多采用单相的电源，使用的几率也不一致， 从而导致配电变压器容易处于三项负载不平衡的状态，同时，还增加了管理的难度。 2三相负荷不平衡的危害 2.1对配电变压器的危害 造成配电变压器出力减小。配电变压器绕组结构是按负载平衡运行工况设计的，各相性 能基本一致，额定容量相等。配电变压器的最大允许出力受到每相额定容量的限制，当其在 三相负荷不平衡工况下运行，负荷轻的一相就有富余容量，从而使其出力减少。三相负荷不 平衡越严重，配电变压器出力减少越多。为此，配电变压器在三相负荷不平衡运行时，其输 出的容量就无法达到额定值，其备用容量亦相应减少，过载能力也降低。同时，配电变压器 处于不对称运行状态，会造成零序电流过大，轻则造成配电变压器局部金属配件温升过高， 重则将会造成配电变压器的单相烧毁或中性线断线，烧损线路设备和用户电器等严重后果。 2.2对一般家用电器的危害 配电变压器在三相负荷不平衡时运行，其各相输出电流就不相等，这必将导致其输出的 三相电压不平衡，中性点发生位移造成中性线有电流通过。在此情况下，负荷重的一相电压 降低，导致照明灯具不亮、电器效能降低，而负荷轻的一相电压升高，可能造成家用电器绝 缘击穿、损坏或使用寿命缩短。 2.3对电动机的危害 如果三相变压器输出的三相电流不平衡，线路中将产生负序电压，负序电压会产生一个 与正序电压正好相反的旋转磁场，会起到阻止旋转的作用。由于正序磁场产生的能量更加强大,电动机的旋转仍然是按照正向旋转的，但由于电磁场存在着负序电压，因此会在一定程度 上减少电动机的输出功率，减少扭拒，电机的效率会降低。同时，电动机的无用功加大，线 圈的温度升高。因此，电动机在三项不平衡状况下运行，既会减少电机寿命也会增加能耗。 2.4对人身的危害 在配电变压器中性点接地运行方式下，如接地电阻达不到技术要求时，配电变压器三相 负荷严重不平衡就会使中性线带电，从而对接触接地极或配电变压器金属构架人员的人身安 全构成威胁。在三相负载严重不对称不平衡情况下，零线上就会出现比较大的电流和较高的 电压，它将导致人身触电的危险。
三相系统不平衡补偿的研究(图文)
三相系统不平衡补偿的研究(图文) 论文导读：并提出采用大容量电力电子技术的基本方法。自身产生较大谐波。它把逆变器电路看成是一个产生基波和谐波电压的交流电压源。关键词：电力电子，逆变，整流，谐波 0.引言 随着我国经济的发展，用电设备的类型越来越多。在三相供电系统中，除了大量的对称负荷外，还新增了许多不对称负荷和单相负荷。由于单相负载的大量应用，且各负荷的用电不同时等原因，导致三相四线制配电系统出现了严重的三相不平衡的运行状态，给系统的安全稳定运行和用户设备的正常可靠使用造成了严重的危害。 本文中从人工和技术两方面提出了目前三相不平衡的解决方法，重点解析了新技术方面的内容，突出了各种方法的优缺点，并提出采用大容量电力电子技术的基本方法。 1.国内外三相平衡系统研究现状 1.1人工方面： (1) 完善基础资料：每年组织专人在春季绘制一次配电变压器网络图和负荷分配图, 把每个台区供出的各相上的用电户名、户数、电能表的型号等有关数据绘制成方便易查看的表格, 平时经常检查有无遗漏或新增用户,结合负荷变化情况及时更新。 (2) 加强测试：给专人配备钳形表,每月至少进行一次负荷测试,对配电变压器负荷状况做到心中有数,为调整配电变压器负荷提供准确可靠的数据。利用检修停电时间调整负荷。 (3) 加强用电管理：对临时用电，季节性用电，管理人员必须熟悉情况，如安装地点、用电量的变化情况等, 根据情况及时做好负荷调整工作。新增单相设备申请用电, 做好负荷的功率分配, 进行合理搭接, 尽可能均匀分配到三相电路上。注意大的三相四线制用户内部三相负荷平衡问题, 协助他们调整本单位三相负荷。 (4) 调整三相负荷做到“ 四平衡”：四平衡既计量点平衡、各支路平衡、主干线平衡和变压器低压出口侧平衡, 重点是计量点和各支路平衡, 可把用户平均用电量作为调整依据, 把用电量大致相同的作为一类, 分别均匀调整到三相上。由于三相同时引人负荷点比单相引入负荷点时损耗显著减少, 为了取得三相负载的对称, 应将三相线路同时引入负荷点, 尽量扩大三相四线制的配电区域, 减少单相供电干线长度, 接户线应尽量由同一电杆上分别从三相引下, 且三组单相接户线的负载应尽量平衡。 1.2新兴技术方面： （1）三相自动平衡器 用于380 V 配电网中的平衡器的工作原理如下图所示，电流采样器采集配电网三相电流，通过模/数转换器将模拟信号转换为数字信号，经接口电路送至单片机进行比较，发出指令，输出放大后启动开关控制电路，将大电流相中一部分负载切换到小电流相，以降低（Pmax-Pmin），使三相电流不平衡度满足要求，实现三相相对平衡。当三相负载的变化未超过允许值时，平衡器不予调整，维持现状，以避免频繁切换。 图1 三相自动平衡器的工作原理框图 （2）早期无功补偿装置 早期的无功补偿装置主要是无源装置，方法是在系统母线上并联或者在线路中串联一定容量的电容器或者电抗器，它主要包括同步调相机和静电电容器。 同步调相机又称同步补偿器，是早期无功补偿装置的典型代表。它不仅能补偿固定的无功功率，对变化的无功功率也能进行动态补偿。当系统电压下降时，它通过控制励磁发出和
低压配电系统三相不平衡问题的判断与解决分析
低压配电系统三相不平衡问题的判断与解决分析 作者：陈美仕 来源：《科技风》2021年第20期 摘要：本文分析了引发低压配电系统三相不平衡的原因，阐述了低压配电系统三相不平衡的危害，主要有增加电网线路的损耗，增大变压器的损耗，影响发动机的运行。探究了解决低压配电系统三相不平衡问题的有效措施，主要有调整三相负荷不平衡、治理三相负荷不平衡电流的方法，会审新装表量，对于公用主零线运用多点接地。 关键词：低压配电;三相不平衡;解决 在电力系统不断发展的过程中，低压配电系统三相不平衡问题日益变得突出。在高压供电网络当中，通常情况下都是三相生产负载，这使得三相负荷基本上能够保持平衡，而在低压供电网络当中，三相生产用电同单相生活负载相混合，并且单相居民用电为主要的客户，因此，在整个供电系统当中，单相负荷接入的情况占有很大的比例。由于条件、资金的制约，使得低压供电有着延伸过长的线路，再加上一些客观原因，比如，不可控增容的单相用户、接入大功率单相负载等，使得在配电网当中，非常容易出现三相不均衡问题，对低压配电系统造成较大的负面影响，影响着低压配系统的稳定、经济运行，这就需要探究解决问题的措施，来有效调节三相不平衡问题，对电压降落进行有效的减少，对供电电压进行有效的治理，从而使线损问题得到有效的降低。 一、引发低压配电系统三相不平衡的原因 通常对于400V配电系统而言，短路或者接地就属于故障情况，会使负荷发生不平衡的问题，但是这不是最为常见的问题，因为低压系统不可能长期处于故障状况，低压系统故障会烧损线路。在低压系统当中出现三相不平衡的问题，最为主要的原因就是不均匀的负荷搭接、有着比较大随意性用电负荷变化。为了使其范围和损失得到有效的减少，最为有效的方法就是对故障的原因进行及时有效的查找，并且做好紧急的修复，使故障的影响能够得到有效的控制。在设计和使用的过程中，要全面考虑上述情况，做好相应的保护措施，以此来减少对正常线路的影响[1]。此外，三项负荷的不对称运动会造成正常的三相不平衡，会使电路受到损失。经过调查发现，使用的电表在接火送电过程中，在选择合适的接线点时没有依据负荷平衡的原则来进行，这样的操作会使得其中一项负荷会比其他两项过重，从而发生低压配电系统三相不平衡问题。这类问题一方面由于负荷接洽人员在技能上不强，受理客户用电申请的过程中，缺乏对负荷平衡搭接问题进行充分的考虑;另一方面由于负荷波动有着比较强的随意性，尽管工作
三相不平衡电流补偿装置原理探微
三相不平衡电流补偿装置原理探微 1 应用背景 随着社会经济的不断发展，电力系统用电负荷不断攀升，对电网硬件装备及技术水平要求逐步提升，但目前部分地区配电网架建设处于严重的滞后状态，造成380/220V低压供电线路电压明显偏低。尤其是农村地区及边远地区，由于供电半径过长及低压供电线路线径偏小等原因，“低电压”现象普遍存在，已经严重影响了广大民众正常的生产活动和生活质量。“低电压”现象的根本原因在于电网供电能力不足，其治理的方向可以从两个方面入手：（1）进行电网改造和扩容，采取增建或扩建变电站、增大配变容量、拆分配变台区、缩短供电半径、改造低压线路、增大低压线径等手段，以直接提升电网的供电能力;（2）采取技术措施，提升电网的无功功率就地平衡能力、线路的局部电压调节能力和三相电流的平衡度，以间接提升电网的供电能力。本文介绍的“三相不平衡电流补偿装置”（以下简称“本装置”），是基于就地平衡配变负荷侧无功功率和调节配变负荷侧三相不平衡电流的方法来提升配变的带负荷能力，提高380/220V低压供电线路电压的合格率，解决用户侧的“低电压”问题，同时具有降低网耗、实现电网经济运行的良好效果。 2 进行无功补偿的原因 电力系统在正常运行时，电源供给的无功功率是用来在电气设备中建立和维持磁场，进行能量交换的。无功功率的存在为能量的输送和转换创造了必须的条件。没有无功功率，变压器就不能变压和输送电能，电动机的旋转磁场也不能建立，电动机就无法旋转做工。 在电力系统中，发电机是唯一的有功电源，也是基本的无功电源。如果系统只依靠发电机来提供无功功率，则会由于无功功率不断来回交换而引起发电、输电及供配电设备上的电压损耗及功率损失。而发电机发出的所有功率等于有功功率与无功功率的矢量和，若提高无功功率的输出，则必然会降低有功功率的输出，这种运行方式也是很不经济的。 电力系统中由于各种变压器、电动机等感性无功负荷离发电机距离较远，无功功率不断在这些点之间来回进行流动，会导致线损增大，同时还会增加发电机、变压器及其他电气设备和导线的容量要求，导致整个电力系统建设投资加大。
三相不平衡
三相不平衡：是指在电力系统中三相电流（或电压）幅值不一致，且幅值差超过规定范围。 危害 1．增加线路的电能损耗。在三相四线制供电网络中，电流通过线路导线时，因存在阻抗必将产生电能损耗，其损耗与通过电流的平方成正比。当低压电网以三相四线制供电时，由于有单相负载存在，造成三相负载不平衡在所难免。当三相负载不平衡运行时，中性线即有电流通过。这样不但相线有损耗，而且中性线也产生损耗，从而增加了电网线路的损耗。 2．增加配电变压器的电能损耗。配电变压器是低压电网的供电主设备，当其在三相负载不平衡工况下运行时，将会造成配变损耗的增加。因为配变的功率损耗是随负载的不平衡度而变化的。 3．配变出力减少。配变设计时，其绕组结构是按负载平衡运行工况设计的，其绕组性能基本一致，各相额定容量相等。配变的最大允许出力要受到每相额定容量的限制。假如当配变处于三相负载不平衡工况下运行，负载轻的一相就有富余容量，从而使配变的出力减少。其出力减少程度与三相负载的不平衡度有关。三相负载不平衡越大，配变出力减少越多。为此，配变在三相负载不平衡时运行，其输出的容量就无法达到额定值，其备用容量亦相应减少，过载能力也降低。假如配变在过载工况下运行，即极易引发配变发热，严重时甚至会造成配变烧损。 4．配变产生零序电流。配变在三相负载不平衡工况下运行，将产生零序电流，该电流将随三相负载不平衡的程度而变化，不平衡度越大，则零序电流也越大。运行中的配变若存在零序电流，则其铁芯中将产生零序磁通。(高压侧没有零序电流)这迫使零序磁通只能以油箱壁及钢构件作为通道通过，而钢构件的导磁率较低，零序电流通过钢构件时，即要产生磁滞和涡流损耗，从而使配变的钢构件局部温度升高发热。配变的绕组绝缘因过热而加快老化，导致设备寿命降低。同时，零序电流的存也会增加配变的损耗。 5．影响用电设备的安全运行。配变是根据三相负载平衡运行工况设计的，其每相绕组的电阻、漏抗和激磁阻抗基本一致。当配变在三相负载平衡时运行，其三相电流基本相等，配变内部每相压降也基本相同，则配变输出的三相电压也是平衡的。 假如配变在三相负载不平衡时运行，其各相输出电流就不相等，其配变内部三相压降就不相等，这必将导致配变输出电压三相不平衡。同时，配变在三相负载不平衡时运行，三相输出电流不一样，而中性线就会有电流通过。因而使中性线产生阻抗压降，从而导致中性点漂移，致使各相相电压发生变化。负载重的一相电压降低，而负载轻的一相电压升高。在电压不平衡状况下供电，即容易造成电压高的一相接带的用户用电设备烧坏，而电压低的一相接带的用户用电设备则可能无法使用。所以三相负载不平衡运行时，将严重危及用电设备的安全运行。 6．电动机效率降低。配变在三相负载不平衡工况下运行，将引起输出电压三相不平衡。由于不平衡电压存在着正序、负序、零序三个电压分量，当这种不平衡的电压输入电动机后，负序电压产生旋转磁场与正序电压产生的旋转磁场相反，起到制动作用。但由于正序磁场比负序磁场要强得多，电动机仍按正序磁场方向转动。而由于负序磁场的制动作用，必将引起电动机输出功率减少，从而导致电动机效率降低。同时，电动机的温升和无功损耗，也将随三相电压的不平衡度而增大。所以电动机在三相电压不平衡状况下运行，是非常不经济和不安全的。 解决办法 由不对称负荷引起的电网三相电压不平衡可以采取的解决办法： 1、将不对称负荷分散接在不同的供电点，以减少集中连接造成不平衡度严重超标的问题。 2、使用交叉换相等办法使不对称负荷合理分配到各相，尽量使其平衡化。
低压配电系统三相不平衡问题的判断与解决
低压配电系统三相不平衡问题的判断与解决 摘要：三相不平衡指的是供电线路各相电压、电流的幅值不等或相位差偏离120°。在低压配电网中，居民用电、单相电弧炉等占有一定比重，负荷的不同时 性或三相负载分配不均造成配电网的三相不平衡。近年来，随着电力系统的发展，各类大功率单相负荷、分布式电源的接入使得三相不平衡问题更为严重，影响电 能质量。三相负荷不平衡对配电网供电安全、供电质量和经济运行产生不良影响，是配电网运行薄弱环节之一。基于此，本文对低压配电系统三相不平衡问题的判 断与解决进行研究，作出以下讨论仅供参考。 关键词：低压配电系统；三相不平衡问题；治理 引言 电力用户分布范围较广，这导致了配电台区之间会产生三相负荷不平衡问题，为用电用户带来许多安全性的问题。基于此，解决配电台区三相负荷的不平衡度 的问题势在必行。配电变压器出口三相不平衡的问题主要体现在终端用户配相自 身普遍存在一定的随机性和不确定性，在进行连接之后，负荷终端的用电负荷会 呈现大幅度提升。同时，还需要对部分小型家庭工厂的用电特征呈现季节性和阶 段性的特点进行考虑，阶段性的负荷如果超过了界限数据，且持续时间长，此时 体现出的配电变压器出口三相不平衡的问题更为严重。 1三相不平衡的基本概念 在供电线路中，三相平衡主要指三相交流电的电压相等，频率均为50Hz，初始两个之间的组态度为120°。三相不平衡表示电力系统中三相电压(或电流)的大 小不统一，初始角度超出指定的范围。三相不平衡的发生既涉及端子负荷特性， 也涉及电力系统的规划和负荷分配。如果三相电源是对称的，则可以根据中性点 位移确定载荷端点不对称的程度。中性点位移超过一定水平时，负载上的电压严 重不对称，导致负载的工作状态异常。GB/t 15543-1995“功率质量三相电压许用不平衡”适用于交流额定频率为50hz的电力系统的正常操作模式下，由于负序列组 件引起的公共连接点的电压不平衡。该标准规定：电力系统公共连接点正常运行 方式下不平衡度允许值为2%，短时间不得超过4%。 2低压配电系统三相不平衡问题 随着国民经济的增长，电网的电力负荷急剧增加，电网中的三相不平衡问题 也日益严重。造成三相不平衡的原因如下:(1)配电网侧有大量时空分布不平衡的单相负载，导致大多数配电区域出现不同程度的三相不平衡。(2)用户电气过程的随 机性和不确定性，以及使用越来越多的电力负荷，单相电网的负荷会增加，从而 导致三相不平衡。。三相不平衡会对配电网和用户侧产生严重的危害。主要是(1) 电力的线损增加，三相四线配电网侧，三相负载不平衡运行时，中性线会通过电流，电网以及中性线也会发生损失，从而增加电网的损失。(2)增加配电变压器的 功耗，将配电变压器用作低压配电网侧的重要安装，以三相不平衡运行时，可能 会发生配电损失。(3)变光会产生随着三相不平衡的增加而增加的零序电流，因此 涡流损失会增加配电变压器的局部温度，从而减少设备寿命。(4)影响电器的正常 运行，三相不平衡导致供电质量下降，从而影响电器的运行。三相不平衡的减少 不仅能稳定电网的电能质量，还能减少电网的电能损耗，节约能源。 3三相不平衡的危害 三相不平衡的危险是多方面的。主要如下。①增加电源线的电力损耗。②