電力系統(tǒng)三相不平衡及其改善措施ppt課件

1、第第8章章 電力系統(tǒng)三相不平衡及其改善措施電力系統(tǒng)三相不平衡及其改善措施8.1 三相不平衡的概念及計算三相不平衡的概念及計算8.2 三相不平衡的國家規(guī)范和丈量三相不平衡的國家規(guī)范和丈量8.3 三相不平衡的危害和改善措施三相不平衡的危害和改善措施 8.1 三相不平衡的概念及計算三相不平衡的概念及計算8.1.1 三相不平衡的定義三相不平衡的定義8.1.2 三相不平衡的計算方法三相不平衡的計算方法8.1.1 三相不平衡的定義三相不平衡的定義(1)(1)三相對稱和三相不對稱三相對稱和三相不對稱對稱對稱: :頻率一樣頻率一樣, ,振幅或有效值相等振幅或有效值相等, ,相位依次超前或滯后相位依次超前或滯后

2、12001200的三相正弦的三相正弦特點特點: :三相正弦量的相量和必為三相正弦量的相量和必為0 0。不對稱：振幅或有效值不相等不對稱：振幅或有效值不相等(2)(2)三相平衡和三相不平衡三相平衡和三相不平衡平衡平衡: :恣意時辰三相總瞬時功率與時間無關(guān)恣意時辰三相總瞬時功率與時間無關(guān)特點特點: :三相總瞬時功率為常數(shù)三相總瞬時功率為常數(shù)不平衡：三相總瞬時功率不為常數(shù)。不平衡：三相總瞬時功率不為常數(shù)。負(fù)序分量均方根值與正序分量均方根值之比負(fù)序分量均方根值與正序分量均方根值之比3三相不平衡度的定義三相不平衡度的定義%100%,1001212IIUUIU實踐中實踐中, ,按三相電量按三相電量a,b,

3、ca,b,c計算計算8.1.2 三相不平衡度的計算三相不平衡度的計算2222444)(%,100631631cbacbaLLL工程中：工程中：某不對稱負(fù)荷在某不對稱負(fù)荷在PCCPCC上呵斥的三相電壓不平衡度的近似計上呵斥的三相電壓不平衡度的近似計算算 UL UL為為PCCPCC公共銜接點線電壓均方根公共銜接點線電壓均方根,Sd,Sd為為PCCPCC三相短三相短路容量路容量,I2,I2為負(fù)荷電流負(fù)序分量為負(fù)荷電流負(fù)序分量 三相對稱系統(tǒng)中某一相添加單相負(fù)荷引起電壓不平衡近三相對稱系統(tǒng)中某一相添加單相負(fù)荷引起電壓不平衡近似計算似計算 SL SL為單相負(fù)荷容量為單相負(fù)荷容量%1001032dLUSUI

4、%100dLUSS 8.2 三相不平衡的國家規(guī)范和丈量三相不平衡的國家規(guī)范和丈量8.2.1 我國規(guī)范：我國規(guī)范：GB/T 155431995電能質(zhì)量電能質(zhì)量 三相電壓允許不平衡度三相電壓允許不平衡度PCC公共銜接點公共銜接點 ：正常運轉(zhuǎn)：正常運轉(zhuǎn)：2%；短時：；短時：4% 接于接于PCC的用戶：的用戶：引起該點正常電壓不平衡度允許值普通為引起該點正常電壓不平衡度允許值普通為1.3%8.2.2 三相不平衡的丈量三相不平衡的丈量1.丈量和取值丈量和取值2.丈量儀器：丈量儀器： 負(fù)序濾過器型丈量儀負(fù)序濾過器型丈量儀 調(diào)制型負(fù)序丈量儀調(diào)制型負(fù)序丈量儀 旋轉(zhuǎn)磁場型負(fù)序丈量儀旋轉(zhuǎn)磁場型負(fù)序丈量儀 數(shù)字型序

5、分量丈量儀數(shù)字型序分量丈量儀1. 丈量和取值丈量和取值丈量：丈量誤差：丈量：丈量誤差：U-0.2 %U-0.2 %， I- 1 I- 1 三相三線：負(fù)序，計算三相三線：負(fù)序，計算UU， I I 三相四線五線：利用對稱分量法三相四線五線：利用對稱分量法取值：取值：95%95%概率大值概率大值; ;日動搖性負(fù)荷日動搖性負(fù)荷: :日累計超標(biāo)時間日累計超標(biāo)時間 72min, 72min,且且30min30min內(nèi)超內(nèi)超標(biāo)時間標(biāo)時間5min5min實測值不少于實測值不少于3030個個為減少平穩(wěn)負(fù)荷的丈量次數(shù)為減少平穩(wěn)負(fù)荷的丈量次數(shù):日動搖性小日動搖性小:應(yīng)與實測值的應(yīng)與實測值的5次臨近數(shù)值的算術(shù)平均值對

6、比次臨近數(shù)值的算術(shù)平均值對比日動搖性大日動搖性大:應(yīng)與實測值的應(yīng)與實測值的95%概率大值概率大值為減少偶爾性動搖的影響為減少偶爾性動搖的影響:對于離散采樣對于離散采樣,每次丈量按每次丈量按3s均方根取值。均方根取值。mkkm1212. 丈量儀丈量儀(1)負(fù)序濾過器丈量儀負(fù)序濾過器丈量儀在在110kV及以上系統(tǒng)精度要求不高廣泛運用及以上系統(tǒng)精度要求不高廣泛運用構(gòu)造簡單，單精度不太高構(gòu)造簡單，單精度不太高影響要素：元件參數(shù)的匹配影響要素：元件參數(shù)的匹配1環(huán)境溫度，元件老化環(huán)境溫度，元件老化2高次諧波，頻率偏向高次諧波，頻率偏向措施：措施：1采用高級資料和精細(xì)元件采用高級資料和精細(xì)元件2溫度補償措施

7、溫度補償措施(2)調(diào)制型負(fù)序丈量儀調(diào)制型負(fù)序丈量儀P三元件有功功率表三元件有功功率表不動線圈不動線圈3接接系統(tǒng)電壓系統(tǒng)電壓線圈線圈1，2接接TDFTDF調(diào)制電壓發(fā)生器調(diào)制電壓發(fā)生器發(fā)出三相對稱正弦電壓發(fā)出三相對稱正弦電壓丈量時按相調(diào)理丈量時按相調(diào)理TDF，直至，直至P指示最大指示最大,力矩與負(fù)序電壓成正力矩與負(fù)序電壓成正比比精度高，但有轉(zhuǎn)動部分，構(gòu)造精度高，但有轉(zhuǎn)動部分，構(gòu)造復(fù)雜復(fù)雜TDFABCNA1A2NAA3B1B2NBB3C1C2NCC3PPP)120sin()120sin()120sin()120sin()sin()sin(0220110220112211tUtUutUtUutUtUu

8、mmCmmBmmATDF產(chǎn)生的對稱電壓產(chǎn)生的對稱電壓原系統(tǒng)不對稱電壓原系統(tǒng)不對稱電壓)120sin()120sin()sin(00TmcTmbTmatUutUutUuP中轉(zhuǎn)矩中轉(zhuǎn)矩221.5( )cos()mmTMKU UP P中轉(zhuǎn)矩最大時，其指示最大。而此時中轉(zhuǎn)矩最大時，其指示最大。而此時TDFTDF的對稱電壓剛好的對稱電壓剛好與原系統(tǒng)中的負(fù)荷分量數(shù)值稱正比與原系統(tǒng)中的負(fù)荷分量數(shù)值稱正比(3)旋轉(zhuǎn)磁場型負(fù)序丈量儀旋轉(zhuǎn)磁場型負(fù)序丈量儀 丈量儀轉(zhuǎn)子安裝兩個相互垂直的線圈，定子加系統(tǒng)三相丈量儀轉(zhuǎn)子安裝兩個相互垂直的線圈，定子加系統(tǒng)三相電壓，手動或自動調(diào)理轉(zhuǎn)子位置，使其中一個線圈的感應(yīng)電電壓，手動或

9、自動調(diào)理轉(zhuǎn)子位置，使其中一個線圈的感應(yīng)電動勢為最大，可根據(jù)此感應(yīng)電動勢確定對稱分量值，在根據(jù)動勢為最大，可根據(jù)此感應(yīng)電動勢確定對稱分量值，在根據(jù)轉(zhuǎn)子位置確定負(fù)序電壓相角。轉(zhuǎn)子位置確定負(fù)序電壓相角。 構(gòu)造簡單，指示與頻率和環(huán)境溫度無關(guān)，但動作較慢且構(gòu)造簡單，指示與頻率和環(huán)境溫度無關(guān)，但動作較慢且精度不高。精度不高。根本原理：根本原理：不平衡電壓系統(tǒng)正、負(fù)序合成磁場為橢圓型。在磁場放入一不平衡電壓系統(tǒng)正、負(fù)序合成磁場為橢圓型。在磁場放入一線圈并旋轉(zhuǎn)，與橢圓磁場長軸垂直時，線圈感應(yīng)電動勢最大線圈并旋轉(zhuǎn)，與橢圓磁場長軸垂直時，線圈感應(yīng)電動勢最大，且正比于正、負(fù)序分量模的和；與短軸垂直時，感應(yīng)電動，且正

10、比于正、負(fù)序分量模的和；與短軸垂直時，感應(yīng)電動勢最小，且正比于正、負(fù)序分量模的差。勢最小，且正比于正、負(fù)序分量模的差。(4)數(shù)字型序分量丈量儀數(shù)字型序分量丈量儀構(gòu)成構(gòu)成主系統(tǒng)：以主系統(tǒng)：以80988098為為CPUCPU，配以，配以ROMROM、RAMRAM和時鐘電路和時鐘電路采樣系統(tǒng)：輸入隔離電路、低通濾波器、自動選相和同步鎖采樣系統(tǒng)：輸入隔離電路、低通濾波器、自動選相和同步鎖相電路、相電路、A/DA/D轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換電路原理原理每個周期采樣每個周期采樣128128點，經(jīng)點，經(jīng)FFTFFT變換除去各此諧波，得出基波幅變換除去各此諧波，得出基波幅值和相位，利用對稱分量法求出電壓、電流基波正、負(fù)、

11、零值和相位，利用對稱分量法求出電壓、電流基波正、負(fù)、零序的幅值、相位和三相不平衡度。序的幅值、相位和三相不平衡度。功能功能1 1實時顯示；實時顯示；2 2打??；打印；3 3統(tǒng)計分析；統(tǒng)計分析；4 430min30min越限累積；越限累積；5 5存儲、打印以前；存儲、打印以前；6 6不平衡度越限報警。不平衡度越限報警。 8.3 三相不平衡的危害和改善措施三相不平衡的危害和改善措施 8.3.1 三相不平衡產(chǎn)生緣由三相不平衡產(chǎn)生緣由1 1事故性不平衡事故性不平衡不對稱缺點：單相接地、兩相接地短路、兩相短路不對稱缺點：單相接地、兩相接地短路、兩相短路2 2非事故性不平衡非事故性不平衡發(fā)電機、變壓器：對

12、稱發(fā)電機、變壓器：對稱線路：三相阻抗不等，中低壓短線路能夠不對稱線路：三相阻抗不等，中低壓短線路能夠不對稱負(fù)荷：三相負(fù)荷能夠不對稱，尤其是單相大容量負(fù)荷電負(fù)荷：三相負(fù)荷能夠不對稱，尤其是單相大容量負(fù)荷電氣化鐵路、電弧爐、電焊機氣化鐵路、電弧爐、電焊機8.3.2 三相不平衡的危害三相不平衡的危害對電動機的影響對電動機的影響負(fù)序產(chǎn)生制動轉(zhuǎn)矩，最大轉(zhuǎn)矩和輸出功率下降；引起電動負(fù)序產(chǎn)生制動轉(zhuǎn)矩，最大轉(zhuǎn)矩和輸出功率下降；引起電動機振動；負(fù)序電流使電動機銅損添加，效率降低，發(fā)熱，機振動；負(fù)序電流使電動機銅損添加，效率降低，發(fā)熱，絕緣老化絕緣老化對變壓器的影響對變壓器的影響容量得不到充分利用，部分過熱容量得

13、不到充分利用，部分過熱對換流器的影響對換流器的影響觸發(fā)角不對稱，產(chǎn)生較大非特征諧波，投資增大觸發(fā)角不對稱，產(chǎn)生較大非特征諧波，投資增大對繼電維護和自動安裝的影響對繼電維護和自動安裝的影響負(fù)序分量導(dǎo)致繼電維護和自動安裝誤動作負(fù)序分量導(dǎo)致繼電維護和自動安裝誤動作對線損的影響對線損的影響負(fù)序、零序?qū)е驴倱p耗增大負(fù)序、零序?qū)е驴倱p耗增大對計算機的影響對計算機的影響中性點電位漂移，對計算機產(chǎn)生噪聲干擾，呵斥計算機無中性點電位漂移，對計算機產(chǎn)生噪聲干擾，呵斥計算機無法正常任務(wù)法正常任務(wù)3. 三相不平衡的改善措施三相不平衡的改善措施1 1將不對稱負(fù)荷合理分布于三相，使各相盡量平衡將不對稱負(fù)荷合理分布于三相，

14、使各相盡量平衡2 2將不對稱負(fù)荷分散接于不同供電點，減少集中銜接呵將不對稱負(fù)荷分散接于不同供電點，減少集中銜接呵斥的不平衡度過大斥的不平衡度過大3 3將不對稱負(fù)荷接入高一級電壓供電將不對稱負(fù)荷接入高一級電壓供電4 4將不對稱負(fù)荷采用單獨的變壓器供電將不對稱負(fù)荷采用單獨的變壓器供電5 5采用特殊接線的平衡變壓器供電采用特殊接線的平衡變壓器供電6 6加裝三相平衡安裝加裝三相平衡安裝2. 原理舉例原理舉例1 將不對稱負(fù)荷合理分布于三相將不對稱負(fù)荷合理分布于三相S1S4S2S3S5S1S2S4S3S5S1=5MVA，S2=15+j7MVA， S3=10+j2MVA， S4=20+j9MVA， S5=25+j8MVA2加裝三相平衡安裝加裝三相平衡安裝原三相不平衡系統(tǒng)為含單相負(fù)荷原三相不平衡系統(tǒng)為含單相負(fù)荷R 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)在其他兩各相間分別適配電感和電容構(gòu)成三相系統(tǒng)RacbRR3jR3jacb3理想補償導(dǎo)納網(wǎng)絡(luò)理想補償導(dǎo)納網(wǎng)絡(luò)三相負(fù)荷導(dǎo)納不等三相負(fù)荷導(dǎo)納不等在每相負(fù)荷上并聯(lián)一個補償電納，數(shù)值等于：在每相負(fù)荷上并聯(lián)一個補償電納，數(shù)值等于：3/ )(3/ )(3/ )(ablb