三相不平衡调节及无功补偿装置
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三相不平衡的判断方法和处理对策三相不平衡是指三相电网中三个相电压或电流不相等的现象。
其可能原因包括负载不平衡、变压器不平衡、电缆不平衡、接触不良等。
不平衡会导致电网运行不稳定,可能引发电压波动、功率损耗增加、设备故障等问题。
因此,正确判断三相不平衡并采取相应的处理对策非常重要。
一、三相不平衡的判断方法:1.电压法判断:以A相为基准,计算AB、AC、BC三组相电压之间的差值,通过比较差值的大小来判断不平衡程度。
2.电流法判断:以A相为基准,计算AB、AC、BC三组线电流之间的差值,通过比较差值的大小来判断不平衡程度。
3.电功率法判断:以A相为基准,计算AB、AC、BC三组相功率差值的绝对值之和,通过比较和标准不平衡率的大小来判断不平衡程度。
4.负载分布评估法:根据负载的实际情况,通过分析负载在各相上的分布情况,判断是否存在不平衡。
二、三相不平衡的处理对策:1.均匀分布负载:将负载平均分配到各相上,避免个别相的负载过重。
2.调整变压器的接线方式:可采用星式接线或三角形接线,根据实际情况选择合适的接线方式,以减小不平衡程度。
3.优化电缆线路布置:合理布局电缆线路,防止电缆长度不一致,降低电阻不平衡带来的影响。
4.检查接触点和导线连接:检查接触点的质量和导线的连接情况,确保电路连接良好。
5.安装三相无功补偿设备:通过安装无功补偿装置,可以调整电压和电流之间的相位差,降低三相不平衡问题。
6.提高电网的传输能力:加强电网建设,提高电网的传输能力和稳定性,降低负载对电网的影响。
7.定期检测和维护:定期对电力系统进行检测和维护,确保系统正常运行和避免不平衡问题的发生。
总结起来,判断三相不平衡的方法主要包括电压法、电流法、电功率法和负载分布评估法。
对于不平衡问题,可以通过均匀分布负载、调整变压器的接线方式、优化电缆线路布置、检查接触点和导线连接、安装三相无功补偿设备、提高电网的传输能力和定期检测维护等方法来处理。
三相不平衡定义: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。
《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%。
电流不平衡不超过10%。
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%,则线损显著增加。
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%。
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。
三相四线制结线方式,当三相负荷平衡时线损最小;当一相负荷重,两相负荷轻的情况下线损增量较小;当一相负荷重,一相负荷轻,而第三相的负荷为平均负荷的情况下线损增量较大;当一相负荷轻,两相负荷重的情况下线损增量最大。
当三相负荷不平衡时,无论何种负荷分配情况,电流不平衡度越大,线损增量也越大。
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。
在生产、生活用电中,三相负载不平衡时,使变压器处于不对称运行状态。
造成变压器的损耗增大(包括空载损耗和负载损耗)。
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各种不同功率负荷情况传送到不同用电设备处,为其提供电能。
由于用电设备为固定时间工作,所以往往不会出现三相负荷不平衡现象。
2、三相负荷不平衡自动补强技术三相负荷不平衡补强分为补偿和调整两种方式,其中补偿是指通过控制装置将被不平衡负荷中的一相负荷加以自动补偿来达到补强的目的。
三相负荷不平衡自动调节装置是一种用于电力系统中的设备,其主要作用是自动调节三相负荷的不平衡情况,以提高电力系统的稳定性和可靠性。
该装置通常由传感器、控制器和执行机构等组成。
传感器用于检测三相负荷的电流和电压等参数,控制器根据传感器检测到的数据进行分析和处理,并发出控制指令,执行机构则根据控制指令对三相负荷进行调节,以实现三相负荷的平衡。
三相负荷不平衡会导致电力系统中的电压波动、电流不平衡等问题,从而影响电力系统的稳定性和可靠性。
使用三相负荷不平衡自动调节装置可以有效地解决这些问题,提高电力系统的运行效率和可靠性。
需要注意的是,不同的三相负荷不平衡自动调节装置可能具有不同的功能和特点,具体选择应根据实际需求进行考虑。
同时,在使用该装置时,需要按照相关的操作规程进行操作,以确保其正常运行和安全可靠。
三相不平衡补偿的原理引言:在电力系统中,三相不平衡是一种常见的问题。
三相不平衡指的是三个相电压或相电流之间的幅值或相位差不相等的情况。
三相不平衡会导致电力系统中的许多问题,比如电压波动、功率损耗增加、设备寿命缩短等。
为了解决这些问题,三相不平衡补偿技术被广泛应用。
一、三相不平衡的原因三相不平衡可能由多种原因引起,包括负载不平衡、电源不平衡、线路阻抗不平衡等。
负载不平衡是指在三相系统中,三个相的负载不相等,导致电流不平衡。
电源不平衡是指供电系统中的三个相电压不相等,导致电压不平衡。
线路阻抗不平衡是指电力线路的阻抗不相等,导致电流不平衡。
这些因素的综合作用会导致三相不平衡的产生。
二、三相不平衡的影响三相不平衡会对电力系统产生一系列的不良影响。
首先,三相不平衡会导致电压波动。
当负载不平衡时,电流的不平衡会导致电压的不平衡,从而引起电压的波动。
其次,三相不平衡会造成功率损耗的增加。
当电流不平衡时,会导致负载的功率因数下降,从而增加系统中的有功功率损耗。
此外,三相不平衡还会导致设备寿命的缩短,因为设备在不平衡条件下运行时,会产生过热和振动等问题,从而缩短设备的寿命。
三、三相不平衡的补偿原理为了解决三相不平衡的问题,可以采用三相不平衡补偿技术。
三相不平衡补偿的原理是通过引入额外的补偿电流或电压来抵消不平衡的部分。
其中,常用的三相不平衡补偿技术包括静态补偿和动态补偿两种。
1. 静态补偿静态补偿是指通过静态电力电子器件来实现对三相不平衡的补偿。
常用的静态补偿装置包括静态无功补偿器(SVC)、静态同步补偿器(STATCOM)等。
这些装置能够根据电网的实际情况,通过控制电流或电压的相位和幅值,实现对电力系统的无功功率的调节,从而达到补偿三相不平衡的效果。
2. 动态补偿动态补偿是指通过动态电力电子器件来实现对三相不平衡的补偿。
常用的动态补偿装置包括动态无功补偿器(DSTATCOM)、动态同步补偿器(DSTATCOM)等。
低压三相负荷不平衡自动调节装置入围竞争性谈判技术条件书(技术规范专用部分)第1部分:通用技术规范1范围本规范规定了 400V 配电网三相负荷平衡调节装置技术参数、试验项目、方法及要求。
本规范适用于额定频率为50Hz,电压等级为400V,不平衡负荷电流调节范围为0〜150A 、 适用于400kVA 以下的配电变压器三相负荷不平衡自动调节,装置要求采用新型电力电子器件 IGBT 、电力电子技术等实现配网三相负荷平衡调节,其主要功能包括:三相负荷平衡调节和 动态无功踉踪补偿。
2规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。
凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适 用于本文件。
凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改版)适用于本文件。
电工术语基本术语电工术语电气继电器[IEC 6005 (IEV446): 1977] 电工术语电力半导体器件电工术语电力电子技术(IEC 60050-551: 1998,IDT ) 电气控制设备3术语和定义GB 1094.1-1996、GB/T 2900.15、GB 10230.1-2007中确立的及以下术语和定义适用于本标准。
3.1 400V 配电线路三相负荷平衡调节装置400V 配电网三相负荷平衡调节装置,是一种利用IGBT 技术、电力电子技术等多种技术融 合,三相负荷平衡调节装置在带电瞬间就能根据采样分析出三相间的负荷不平衡情况,运算GB/T 2900.1-1992 GB/T 2900.17-1994GB/T 2900.32-1994GB/T 2900.33-2003 GB/T 3797-2005 GB50052-95 GB50054-95 GB 4208-1993 GB/T 7261-2000 GB 9969.1-1998 GB/T 14549-1993 GB/T12325-2003 GB12326-2000 GB/T15543-1995 GB/T15945-1995 GB/T 15576-1995 IEC61642 IEC61000 JB/T 7828-1995JB/T 9568-2000供配电系统设计规范 低压配电设计规范外壳防护等级(IP 代码)(IEC 60529: 1989) 继电器及装置基本试验方法 工业产品使用说明书总则 电能质量公用电网谐波 电能质量供电电压允许偏差 电能质量电压波动与闪变 电能质量三相电压允许不平衡度 电能质量电力系统频率允许偏差 低压无功功率静态补偿装置总技术条件受谐波影响的工业交流电网、过滤器和并联电容器的应用 电磁兼容(EMC )继电器及其装置包装贮运技术条件电力系统继电器、保护及自动装置通用技术条件出需要补偿的电流值和相位,由信号发生器发出信号给IGBT驱动,产生一个满足要求的电流信号送入到系统中,实现三相负荷平衡调节。
三相逆变器的三相不平衡工况三相逆变器是一种将直流电转换为交流电的装置,广泛应用于光伏发电系统、风力发电系统等可再生能源领域。
在实际工作中,三相逆变器可能会面临三相不平衡的工况,即三个输入相电压的幅值和相位不完全一致,这会对逆变器的性能和运行产生影响。
下面将详细探讨三相逆变器在三相不平衡工况下的运行特点和问题解决方法。
首先,三相逆变器在三相不平衡工况下可能会出现输出电流不平衡的问题。
由于输入相电压的不一致,逆变器的电流控制策略可能无法精确地将三相输出电流保持一致。
这会导致逆变器的输出电流存在不平衡的情况,其中一个相的电流将偏离设计值,导致输出功率不稳定。
为了解决这个问题,可以通过改进逆变器的控制策略来实现对输出电流的平衡控制。
例如,可以采用基于电流的控制方法,通过对输出电流进行实时调整,使得三相电流的幅值和相位尽可能接近。
其次,三相不平衡工况还可能导致逆变器的运行效率下降。
由于输入相电压的不一致,逆变器可能需要在输出电压的调整过程中加入更多的无功功率补偿。
这会导致逆变器的无功损耗增加,从而降低整个系统的效率。
为了解决这个问题,可以在逆变器设计中加入无功补偿控制回路,通过监测输入相电压和输出电压的不平衡程度,实时调整逆变器的无功补偿策略,最大限度地减小无功损耗,提高系统的效率。
另外,三相不平衡工况还可能对逆变器的电磁兼容性产生不良影响。
由于输入相电压的不一致,逆变器的输出电流和电压会存在谐波分量。
这些谐波分量会产生额外的电磁辐射,可能对其他电子设备和系统产生干扰。
为了解决这个问题,可以在逆变器设计中引入滤波器和抑制器,对输出电流和电压的谐波分量进行抑制。
此外,还可以采用其他电磁兼容性措施,如优化逆变器的线路布局、增加屏蔽措施等,进一步减小电磁辐射和干扰的概率。
综上所述,三相逆变器在三相不平衡工况下可能会面临多种问题,包括输出电流不平衡、运行效率下降和电磁兼容性不良等。
为了解决这些问题,可以采取一系列措施,如改进控制策略、增加无功补偿控制回路、引入滤波器和抑制器等。
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在A相与C相之间接入一个适当的电感L1将A相有功电流的1/3转移到C相,在A相与B相之间接入一个适当的电容C1将A相有功电流的1/3转移到B相,这时电感L1在A相产生的感性无功电流恰好将电容C1在A相产生的容性无功电流抵消掉。
三相不平衡负载补偿的原理为实现三相负荷平衡,必须采用无功功率连续可调的无功补偿装置SVC 。
采用TSC+TCR 型式SVC ,它通过改变TCR 导通角。
和TSC 投切组别,使SVC 的电纳连续可调。
针对该SVC 提出了新的控制策略,应用它,SVC 可完全补偿三相不平衡负荷,使输电线路上只有三相平衡的有功电流。
同时,负荷点的电压也得以平衡,确保了供电点的电压质量。
为了说明三相不平衡负荷的补偿原理,首先使用对称分量法对不对称负荷进行分析。
如图4.14所示,不对称的三角形连接负荷由三相对称的正序电压供电,由1台SVC 对其进行补偿,SVC 的各相电纳可独立调节。
对于中性点不接地的星形连接负荷可通过Y △变换表示成三角形连接负荷,再进行分析。
图4.14由平衡的三项正序电压所导致的供电不平衡的负荷以A 相对中性点的电压U A 为参考向量,那么A ,B ,C 三相的相电压可表示为⎪⎩⎪⎨⎧===U U U U UU CB A αα2(4-31)式中: 2321120j e f +-== α (4-32)线电压为;⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡---=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡---=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡U U U U U U U U U C B A CA BC AB )1()()1(11001110122αααα (4-33)三角形接线中每支路的负荷电流是:⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡CA BC AB CA BC ABCA BC AB U U U Y Y Y I I I 111000000(4-34)而线电流为:⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡-⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡---=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡---=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡CA BC AB CA BC ABCA BC AB C B A U U U Y Y Y I I I I I I 111000010110011101110011101(4-35)化简后得:U Y Y Y Y Y Y I I I BC CA AB BC CAAB C B A ⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡---------=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡)()1()1()()1()1(2112121121αααααααα(4-36)当选择A 相作为基准相时,三相线电流与其对称分量之间的关系为:⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡C B A A A A I I I I I I 111113122021αεαα(4-37)式(4-36)中含有因子31,这是为了使对称分量变换矩阵成为酉矩阵,保证变换后功率不变。
三相电不平衡的调整方法
三相电不平衡是指三相电源各相的电压不相等或相位不相等。
如果三相电不平衡,会导致电动机、电器等设备的效率降低、寿命缩短,甚至会引起设备故障或损坏。
以下是一些调整三相电不平衡的方法:
1. 调整负载分布:将三相负载均衡地分配到三相电源上,可以减少三相电不平衡的程度。
可以通过调整电器的位置、增加或减少负载等方式来实现。
2. 使用平衡电抗器:平衡电抗器可以在三相电路中产生一个与不平衡电流相反的电流,从而抵消不平衡电流的影响,提高三相电的平衡性。
3. 使用三相变压器:三相变压器可以将不平衡的三相电源转换为平衡的三相电源,从而提高三相电的平衡性。
4. 使用无功补偿装置:无功补偿装置可以补偿无功功率,从而提高三相电的功率因数,减少三相电不平衡的程度。
低压三相不平衡系统无功补偿装置的设计的开题报告一、选题背景和意义低压三相不平衡系统普遍存在着功率因数低的问题,由此导致电能的浪费和设备使用寿命的缩短。
无功补偿技术可以有效地提高系统的功率因数,降低电能损失和维护成本,提高电能的利用效率。
因此,在低压三相不平衡系统中,无功补偿装置的设计和应用具有非常重要的意义。
二、课题研究现状目前,国内外已经有很多学者对无功补偿装置进行了研究。
其中,基于电容的无功补偿装置被广泛应用,如静止补偿电容器组、动态无功补偿装置、谐波电容器、SVG等。
此外,也有一些研究者基于磁性元件,如同步电容器、飞轮式无功补偿装置等。
三、研究内容本课题拟研究一种基于电容的低压三相不平衡系统无功补偿装置,主要包括以下内容:(1)建立低压三相不平衡系统的电路模型,分析系统的功率因数和无功功率。
(2)研究无功补偿技术,设计无功补偿装置的控制策略。
(3)设计电容型无功补偿装置,包括选择合适的电容器组件、设计电容器防过压、过流等保护装置。
(4)进行实验验证,对比实验前后的功率因数、功率损失等数据。
四、研究难点(1)如何正确建立低压三相不平衡系统的电路模型,确定系统的参数。
(2)有效的无功补偿装置控制策略的设计,确保装置能够自适应地对系统进行调节。
(3)在选择电容器组件和设计保护装置时,需要充分考虑装置的稳定性、可靠性和经济性。
五、研究方法和步骤(1)调研目前国内外关于无功补偿装置的研究现状。
(2)分析低压三相不平衡系统的电路模型,确定系统的参数。
(3)设计无功补偿装置的控制策略。
(4)进行电容型无功补偿装置的设计,包括选择电容器组件和设计保护装置。
(5)进行实验验证。
(6)分析实验数据,对比分析实验前后的功率因数、功率损失等数据。
六、预期研究结果通过本课题的研究,预计可以得到以下结果:(1)建立低压三相不平衡系统的电路模型,通过仿真计算分析系统的功率因数和无功功率。
(2)设计一种有效的无功补偿装置控制策略,确保装置能够自适应地对系统进行调节。
处理三相不平衡口诀处理三相不平衡是电力系统运行中常见的问题,不平衡的三相电流和电压会导致电力设备的过载和故障,影响电网的稳定运行。
因此,正确处理三相不平衡问题对于保障电力系统的安全稳定至关重要。
下面将介绍处理三相不平衡的一些口诀和方法。
我们需要了解三相不平衡的原因。
三相不平衡通常由以下几个因素引起:负荷不平衡、电源故障和电力设备故障。
负荷不平衡是指三相负荷功率不均匀分布,导致电流不平衡。
电源故障包括供电电源的不平衡和电源线路的故障。
电力设备故障是指变压器、发电机等设备的故障引起的不平衡。
处理三相不平衡的口诀之一是“观察、判断、处理”。
首先,我们需要观察电力系统的运行状态,包括电流、电压、功率因数等参数的变化。
通过观察可以初步判断是否存在三相不平衡的问题。
接下来,我们需要判断不平衡的原因,是负荷不平衡、电源故障还是电力设备故障。
最后,根据判断的结果采取相应的处理措施,如调整负荷分配、修复电力设备故障等。
处理三相不平衡的口诀之二是“平衡、补偿、保护”。
平衡是指通过调整负荷分配,使三相电流和电压均匀分布,达到平衡状态。
补偿是指通过安装补偿装置,如无功补偿装置、自耦变压器等,来补偿三相不平衡产生的不良影响。
保护是指通过设置保护装置,如过载保护、短路保护等,及时切除故障部分,保护电力设备的安全运行。
处理三相不平衡的口诀之三是“分析、计算、优化”。
分析是指通过对电力系统的运行参数进行分析,确定不平衡的原因和程度。
计算是指通过计算电力系统的不平衡度、不平衡系数等指标,评估系统的不平衡程度。
优化是指通过调整电力系统的运行参数和拓扑结构,减小不平衡度,提高系统的平衡性能。
处理三相不平衡的口诀之四是“监测、调整、改进”。
监测是指通过安装监测装置,实时监测电力系统的运行状态,及时发现不平衡问题。
调整是指根据监测结果,调整电力系统的运行参数,使其趋于平衡状态。
改进是指通过改进电力系统的拓扑结构、优化负荷分配等措施,提高系统的平衡性能,减小不平衡问题的发生概率。
三相不平衡的原因故障判断和解决方法造成三相不平衡的原因有多种,主要包括以下几点:
1.负载不平衡:当负载在三相系统中不均匀地分布时,会导致不平衡。
这可能是由于设备的工作特性不同、负载连接错误或负载变化引起的。
2.线路阻抗不一致:由于线路电阻、电感和电容等元件的差异,导致
电流在三相系统中不平衡。
3.电源供电问题:供电电网本身存在电压不平衡或相序错误,也会导
致三相不平衡。
一旦发现三相不平衡,需要进行故障判断和解决方法。
下面是一些常
见的处理方法:
1.将负载进行重新分配:通过重新安排负载来平衡三相电流。
可以通
过调整设备的操作方式、重新布置负载或更改负载连接来实现,以确保每
一相上的负载更加均衡,从而减少不平衡。
2.检查和修复线路问题:对线路的电阻、电感和电容等进行检查,找
出不平衡的原因,并修复或更换有问题的部件。
3.增加补偿设备:使用补偿设备来平衡三相电流和电压。
例如,可以
使用功率因数校正装置来提高功率因数,使用静态无功功率补偿装置来平
衡电压。
4.检查供电电网:如果电源供电不稳定,需要与供电单位合作,检查
电源线路的接触和电压等情况,并进行必要的修复。
5.安装监测设备:可以安装电流和电压监测装置来定期监测电力系统
的状态,及时发现不平衡问题,并采取相应措施解决。
总结起来,三相不平衡的原因可能涉及负载不平衡、线路阻抗不一致和电源供电问题等方面。
为了解决这一问题,可以通过重新分配负载、修复线路问题、增加补偿设备、检查供电电网和安装监测设备等方法来实现三相电流和电压的平衡。
分析Technology AnalysisI G I T C W 技术112DIGITCW2020.08电力技术发展促进电网推广应用,电网相关功能不断增加、完善的同时,其也出现配电网非线性符负荷持续增加态势,导致电网三相负载不平衡状况出现,势必对电网电能质量造成严重影响[1]。
而采用电网无功补偿技术,则可有效改善此囧态,可改善三相不平衡状况,优化电网功率因数。
因此,下文就对配电网三相不平衡负载下的无功补偿技术进行详细分析,旨在为进一步提高电网经济效益,促进我国电力行业持续发展提供有力参考。
1 三相负荷平衡化理论概述当下配电网配电变压器大多都为三相变压器,变压器出口的三相负荷需保证对称。
但是在实际低压配电网中有大量的单相负荷,且受单相负荷不均匀分布及投入时间不同,将导致三相不平衡影响低压电网维护运行。
平衡三相系统总功率为恒定,且其不受时间影响。
不平衡的三相系统其总功率则处于平均值上下脉动。
故在将不平衡三相系统换为平衡三相系统时,变换设备应设置好可以暂时储存电磁能量的电感线圈及电容器元件。
对于不对称的三相系统,可在不同相间并联适当补偿导纳,确保不平衡的三相负荷编程平衡三相负荷,且并不会影响电源及负荷有功功率交换。
相间负荷不平衡的平衡化理论支持下,可导出一般不平衡三相负荷平衡原理:首先,将无中性线星型接线转为三角型接线方式,在转化之后以导纳模型处理好负荷及补偿器。
当下,配电网无功补偿技术已经经过长时间革新完善,现有无功补偿装置较多,如调相机、并联电容器、并联电抗器、SVG 等。
其中,调相机向电网输送无功功率,运行存在过励磁状态,短期也可能在欠励磁状态下运行。
调相机通过改变励磁电流,控制无功功率输出大小,其过负荷能力突出。
但是调相机也有自身缺点,励磁电流过大将会对设备运行造成严重损耗,且会导致成本投入大大增加。
并联电容器通过将电容器串、并联到电网内部,可有效改善电网网络结构,理论上采取并联电容器也可实现不同电压等级的无提供补偿,属于现代城市配电网常用无功补偿方式。
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:Pf1=(I2a+I2b+I2c)R1×10-3式中:Ia、Ib、Ic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:Pf2=3[(Ia+Ib+Ic)/3]2R1×10-3。
三相不平衡时带来的附加损耗为:△Pf=Pf1-Pf2=[(Ia-Ib)2+(Ia-Ic)2+(Ib-Ic)2]/I I3·R1×10-3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:Ia=50A,Ib=100A,Ic=150A,则:总铜损=50×50×R+100×100×R+150×150×R=35000R经过补偿后:Ia=Ib=Ic=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cosφa=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:IAX=I·A+I·A0+I·AB-I·CA=28.3A;则B相电流为:IBX=I·B+I·B0+I·BC-I·AB=28.3A;则C相电流为:ICX=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Ia=100A、B相电流Ib=200A、C相电流Ic=300A、功率因数cosφa=cosφb=co-sφc=0.7时,零序电流I0=173A。
根据三相不平衡-无功补偿方法得到如下数据:①I-bo=140A,Ico=120A,Ica=110A,Ibc=0,Iab=0,Iao=0;②A相补偿后电流I·ax=I·a+I·ab-I·ca+I·ao,Iax=120A,功率因数为0.982(见图5(a));③B相补偿后电流I·bx=I·b+I·bc-I·ab+I·bo,Ibc=0,Iab=0,Ibx=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,Icx=155A,功率因数为0.9999(见图5(c));⑤补偿后零序电流I0=45A。