第三章 负荷计算及无功补偿 广东省唯美建筑陶瓷有限公司 刘建川 3．1 负荷曲线与计算负荷 负荷曲线（load curve ）是指用于表达电力负荷随时间变化情况的函数曲线。在直角坐标糸中，纵坐标表示负荷（有功功率和无功功率）值，横坐标表示对应的时间（一般以小时为单位） 日负荷曲线 年负荷曲线 年每日最大负荷曲线 年最大负荷和年最大负荷利用小时数 3．1．2 计算负荷 计算负荷是按发热条件选择电气设备的一个假定负荷，其物理量含义是计算负荷所产生的恒定温升等于实际变化负荷所产生的最高温升。通常将以半小时平均负荷依据所绘制的负荷曲线上的“最大负荷”称为计算负荷，并把它作为按发热条件选择电气设备的依据。 3．2 用电设备额定容量的确定 3．2．1 用电设备的一作方式 （1）连续工作方式 在规定的环境温度下连续运行，设备任何部份温升不超过最高允许值，负荷比较稳定。 （2）短时运行工作制 （3）断续工作制 用电设备以断续方式反复进行工作，其工作时间与停歇时间相互交替。取一个工作时间内的工作时间与工作周期的百分比值，称为暂载率，即 *100%%100%0 t t T t t ε==+ 暂载率亦称为负荷持续率或接电率。根据国家技术标准规定，重复短暂负荷下电气设备的额定工作周期为10min 。吊车电动机的标准暂载率为15%、25%、40%、60%四种，电焊设备的标准暂载率为50%、65%、75%、100%，其中草药100%为自动焊机的暂载率。 3．2．2 用电设备额定容量的计算 （1）长期工作和短时工作制的设备容量 等于其铭牌一的额定功率，在实际的计算中，少量的短时工作制负荷可忽略不计。 （2）重复短时工作制的设备容量 ○ 1吊车机组用电动机的设备容量统一换算到暂载率为ε=25%时的额定功 率，若不等于25%，要进行换算，公式为：2Pe Pn ==Pe 为换算到ε=25%时的电动机的设备容量 εN 为铭牌暂载率
三相不平衡就是电能质量得一个重要指标,虽然影响电力系统得因素有很多,但正常性不平衡得情况大多就是因为三相元件、线路参数或负荷不对称。由于三相负荷得因素就是不一定得,所以供电点得三相电压与电流极易出现不平衡得现象,损耗线路。不仅如此,其对供电点上得电动机也会造成不利得影响,危害电动机得正常运行。 配电网三相不平衡得原因 1、三相负荷得不合理分配。 很多得装表接电得工作人员并没有专业得对于三相负荷平衡得知识概念,因此在接电得时候并没有注意到要控制三相负荷平衡,只就是盲目与随意得进行电路得接电荷装表,这在很大程度上造成了三相负荷得不平衡。 其次,我国得大多数电路都就是动力与照明混为一体得,所以在使用单相得用电设备时,用电得效率就会降低,这样得差异进一步加剧了配电变压器三相负荷得不平衡状况。 2、用电负荷得不断变化。 造成用电负荷不稳定得原因包括了地II经常出现得拆迁,移表或者用电用户得增加; 临时用电与季节性用电得不稳定性。这样在总量上与时间上得不确定与不集中性使得用电得负荷也不得不跟随实际情况而变化。 3、对于配变负荷得监视力度得削弱。 在配电网得管理上,经常会忽略三相负荷分配中得管理问题。在配电网得检测上,对配电变压器得三相负荷也没有进行定期得检测与调整。 除此之外,还有很多因素造成了三相不平衡得现象,例如线路得影响以及三相负荷矩得不相等等。 三相不平衡得危害 1、增加线路得电能损耗 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,其损耗与通过电流得平方成正比。 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得损耗。 2、增加配电变压器得电能损耗 配电变压器就是低压电网得供电主设备,当其在三相负载不平衡工况下运行时,将会造成配变损耗得增加。因为配变得功率损耗就是随负载得不平衡度而变化得。 3、配变出力减少 配变设计时,其绕组结构就是按负载平衡运行工况设计得,其绕组性能基本一致,各相额定容量相等。配变得最大允许出力要受到每相额定容量得限制。 假如当配变处于三相负载不平衡工况下运行,负载轻得一相就有富余容量,从而使配变得出力减少。其出力减少程度与三相负载得不平衡度有关。
中性点不接地系统电压不平衡的几种现象分析 诸葛玉蓉（柳州供电局） 一、前言 在变电站运行值班中，对于中性点不接地系统值班员常会遇到一些电压表输出不平衡的情况。若我们对这方面认识不足，往往会因为查找时间过长而耽误送电，因电压不平衡而误认为接地情况者，找不到问题之所在，却做许多无用功；另一方面也可能因为未能及时找到接地点，而引起扩大事故。所以，就这个问题有必要进行一些分析探讨。 二、一般情况下电压不平衡的分析 1、中性点不接地系统电压不平衡，可能是由于保险烧断而造成，即高压保险熔断，熔断相电压降低，但不为零。由于PT还会有一定的感应电压，所以其电压并不为零而其余两相为正常电压，其向量角为120。，同时由于断相造成三相电压不平衡，故开口三角形处也会产生不平衡电压，即有零序电压，例如：C相高压保险烧断，矢量合成结果见图1，零序电压大约为33V左右，故能起动接地装置，发出接地信号。 变电站低压保险熔断时，与高压保险之不同在于：一次三相电压仍平衡，故开口三角形没有电压，因而不会发出接地信号，其它现象均同高压保险熔断的情况。 2、当线路或带电设备上某点发生金属性接地时(如A相)，接地相与大地同电位，两正常相的对地电压数值上升为线电压，产生严重的中性点位移。中性点位移电压的方向与接地相电压在同一直线上，与接地相电压方向相反，大小相等，如图2。 图1 C相断相时电压向量图 图2 A相接地时电压向量图 特别值得注意的是我们所说的接地并不单指线路接地，当线路拉路检查后仍未能消除接地故障，则应怀疑到本站设备有接地，例如避雷器、电压互感器、甚至变压器接地。由于没
有充分重视接地问题，未按规程执行(接地两小时仍未消除则要停下主变压器)，曾使我局长塘变电站主变压器烧毁。 综合以上三种情况，可归纳中性点不接地系统电压表所反映不平衡电压时的故障区别如表1。 表1 中性点不接地系统故障判别表 故障性质相别有无接 地信号 A B C C相接地线电压线电压0 有 C相高压 保险熔断相电压相电压降低很多有 C相低压 保险熔断相电压相电压降低很多无 三、4PT电压不平衡输出分析 1、拉堡变10kVPT由原来JDZJ型电压互感器改为：将其一、二次中性点由原直接接地改为串联一台JDJ型电压互感器(T2)的一次绕组接地，通常我们称为4PT，正确接线如图3所示。 图3 4PT正确接线图 此种接线的目的是为了防止系统发生单相接地或其它原因使电压互感器铁芯饱合，引起谐振过电压，保险易熔断。在改为径4PT接地前4个月时间里，10kVPT共烧断三次，共9根保险；而改接后一直未烧过保险。
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摘要：分析了工矿企业采用无功补偿技术的必要性，介绍了无功补偿方式的确定及补偿容量的计算方法，并论述了加强无功补偿装置管理、提高运行效率应注意的问题。 关键词：无功补偿；技术管理；工矿企业 1 前言 供电部门在向用电单位（以下简称用户）输送的三相交流功率中，包括有功功率和无功功率两部分。将电能转换成机械能、热能、光能等那一部分功率叫有功功率，用户应按期向供电部门交纳所用有功电度的电费；无功功率为建立磁场而存在并未做功，所以供电部门不能向用户收取无功电度电费，但无功功率在输变电过程中要造成大量线路损耗和电压损失，占用输变电设备的容量，降低了设备利用率。因此，供电部门对输送给用户的无功功率实行限制，制订了功率因数标准，采用经济手段———功率因数调整电费对用户进行考核。用户功率因数低于考核标准，调整电费是正值，用户除了交纳正常电费之外，还要增加支付调整电费（功率因数罚款）；用户功率因数高于考核标准，调整电费是负值，用户可以从正常电费中减去调整电费（功率因数奖励）。 用电设备如变压器、交流电动机、荧光灯电感式镇流器等均是电感性负荷，绝大多数用户的自然功率因数低于考核标准，都要采取一些措施进行无功补偿来提高功率因数。安装移相电力电容器是广大用户无功补偿的首选方案。 2 无功补偿的经济意义 2．1 提高输变电设备的利用率 有功功率
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)。根据变压器运行规程规定，在运行中的变压器中性线电流不得超过变压器低压侧额定电流的25%。此外，三相负载不平衡运行会造成变压器零序电流过大，局部金属件升温增高，甚至会导致变压器烧毁。
三相电压不平衡度 1主题内容与适用范围 本标准规定了三相电压不平衡度的允许值及其计算、测量和取值方法。 本标准适用于交流额定频率为50Hz电力系统正常运行方式下由于负序分量而引起的公共连接点的电压不平衡。 2术语、符号 2.1不平衡度ε unbalance facor ε 指三相电力系统中三相不平衡的程度，用电压或电流负序分量与正序分量的方均根值百分比表示。电压或电流不平衡度分别用εu或εI表示。 2．2正序分量Positive—sequence component 将不平衡的三相系统的电量按对称分量法分解后，其正序对称系统中的分量。 2．3负序分量negative—sequence component 将不平衡的三相系统的电量按对称分量法分解后，其负序对称系统中的分量。 2．4公共连接点Point of common coupling 电力系统中一个以上用户的连接处。 3电压不平衡度允许值 3.1电力系统公共连接点正常电压不平衡度允许值为2％，短时不得超过4％(取值见附录A)。 电气设备额定工况的电压允许不平衡度和负序电流允许值仍由各自标准规定，例如旋转电机按GB755《旋转电机基本技术要求》规定。 3．2接于公共接点的每个用户，引起该点正常电压不平衡度允许值一般为1．3％，根据连接点的负荷状况，邻近发电机、继电保护和自动装置安全运行要求，可作适当变动、但必须满足3．1条的规定。 4用户引起的电压不平衡度允许值换算
电压不平衡度允许值一般可根据连接点的正常最小短路容量换算为相应的负序电流值，为分析或测算依据；邻近大型旋转电机的用户，其负序电流值换算时应考虑旋转电机的负阻抗。有关不平衡度的计算见附录B。 5不平衡度的测量(见附录A) 附录A不平衡度的测量和取值(补充件) A1本标准中ε值指的是在电力系统正常运行的最小方式下负荷所引起的电压不平衡度为最大的生产(运行)周期中的实测值。例如炼钢电弧炉应在熔化期测量；对于日波动负荷，可取典型日24h测量。 A2本标准规定的正常ε允许值，对于波动性较小的场合，应和实测的五次接近数值的算术平均值对比；对于波动性较大的场合，应和实测值的95％概率值对比，以判断是否合格。其短时允许值是指任何时刻均不能超过的限值。 为了实用方便，实测值的95％概率值可将实测值(不少于30个)按由大到小次序排列舍弃前面5％的大值，取剩余实测值中的最大值；对于日波动负荷，也可以按日累计超标时间不超过72min，且每30min中超标时间不超过5min来判断。 A3不平衡度测量仪器应满足本标准的测量要求。每次测量，一般按3s方均根取值，对于离散采样的测量仪器，推荐按下式计算： (A1) 式中：εk——在3s内第k次测得的不平衡度； m——在3s内均匀间隔取值次数(m≥6)。 对于特殊情况，由供用电双方另行商定。 仪器的电压不平衡度测量的绝对误差不超过0．2％；电流不平衡度测量的绝对误差不月过1％。
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％。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
不平衡电流的危害 时间:2013-01-28 11:27来源:未知作者:admin 点击: 231 次 . 电网中三相间的不平衡电流是普遍存在的，在城市民用电网及农用电网中由于大量单相负荷的存在，三相间的电流不平衡现象尤为严重。对于三相不平衡电流，除了尽量合理地分配负荷之外几乎没有什么行之有效的解决办法。正因为找不到解决问题的有效办法，因此反而不被人们所重视，也很少有人进行研究。 电网中的不平衡电流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，会造成三相电压不平衡因而降低供电质量，甚至会影响电能表的精度而造成计量损失。 理论研究证明：在输出同样功率的情况下，三相电流平衡时变压器及线路的铜损最小，也就是说：三相不平衡现象增加了变压器及线路的铜损。 不平衡电流对系统铜损的影响： 设某系统的三相线路及变压器绕组的总电阻为R。如果三相电流平衡， IA=100A，IB=100A，IC=100A，则总铜损=100*100R+100*100R+100*100R=30000R。 如果三相电流不平衡，IA=50A，IB=100A，IC=150A，则总铜损 =50*50R+100*100R+150*150R=35000R，比平衡状态的铜损增加了17%。 在更为严重的状态下，如果IA=0A，IB=150A，IC=150A，则总铜损 =150*150R+150*150R=45000R，比平衡状态的铜损增加了50%。 在最严重的状态下，如果IA=0A，IB=0A，IC=300A，则总铜损=300*300R=90000R，比平衡状态的铜损增加了3倍。 不平衡电流对变压器的影响： 现有的10/0.4KV的低压配电变压器多为Yyn0接法三相三柱铁心的变压器。这种类型的变压器，当二次侧负荷不平衡且有零线电流时，零线电流即为零序电流，而在一次侧由于无中点引出线因此零序电流无法流通，故零序电流不能安匝平衡，对铁心而言，有一个激磁零序电流，它受零序激磁阻抗控制，根据磁路的设计，这一零序激磁阻抗较大，零序电流使相电压的对称受到影响，中性点会偏移。 由计算得知，当零线电流为额定电流的25%时，中性点移位约为额定电压的7%。国家标准GB50052-95第6.08条规定: “当选用Yyn0结线组别的三相变压器，其由单相不平衡负荷引起的电流不得超过低压绕组额定电流的25%，且其中一相的电流在满载时不得超过额定电流值。”由于上述规定，限制了Yyn0结线配电变压器接用单相负荷的容量，也影响了变压器设备能力的充分利用。 并且，对三相三柱的磁路而言，零序磁通不能在磁路内成回路，必须在油箱壁及紧固件内形成回路，而油箱壁及紧固件内的磁通会产生较大的涡流损耗，因而使变压器的铁损增加。当零序电流过大导致零序磁通过大时，由于中性点漂移过大会引起某些相电压过高而导致铁心磁饱和，使铁损急剧增加，加上紧固件过热等因素，可能会发生任何一相电流均未过载而变压器却因局部过热而损坏的事
电网电压不平衡问题的计算 发表时间：2017-08-31T10:18:16.060Z 来源：《电力设备》2017年第12期作者：汤学纯 [导读] 摘要：2015年当我厂热负荷试验阶段时，负荷中一台单相导热软熔变压器引起厂10kV 系统电压不平衡度严重超标。 （宝钢湛江钢铁有限公司广东湛江 524072） 摘要：2015年当我厂热负荷试验阶段时，负荷中一台单相导热软熔变压器引起厂10kV 系统电压不平衡度严重超标。本文提出“改进现有静止行动态无功补偿装置”这一解决方案，并对方法及经济效益进行了讨论。 关键词：不平衡负荷；负序；无功补偿 一、问题的提出 2015年5月，冷轧厂某机组进入热负荷试验阶段，在投入导热软熔变压器瞬间，引起中央变电所10kV补偿电容器跳闸。导热软熔为单相变压器容量为5950kVA，如在满负荷时将引冷轧厂10kV电网不平衡度达3.9%，远超过国标2%的限额。在机组试运行过程中，联系外援专家对厂10kV电网进行不平衡度测试，得以下数据： 二、方案 国内外同行业的先进经验，解决此类负荷不平衡问题的方法主要有以下几种： 1、“V”型两相变压器更换原单相变压器到“V”型两相变压器，投资额度大概在100万，缺点在只能减轻目前不平衡度到以前的60%水平。 2、采用“交流—直流—交流”先整流再逆变的方式，可以彻底解决不平衡问题，但投资额度偏大，根据报价约1000万元左右。 3、单相发电机采用三相电机带动单相发电机的方法，可以彻底解决不平衡问题，但投资额度也偏大，约800万元左右，而且稳定性较差。 4、改造现有静止行动态无功补偿装置电力系统中，电炉在生产时瞬间不平衡常常采用静止型动态无功补偿装置，可以解决不平衡度问题，考虑到我厂现有的装置，在原基础上进行改进，须数十万元的投资，解决10KV电压不平衡问题。最为经济。 三、现有无功补偿装置装置装置的改进方法 (一)主回路部分改进 原有无功补偿装置装置，分晶闸管控制电抗器部分和滤波补偿部分。 1、原分晶闸管控制电抗器部分装置容量8000kVA，根据计算基本够用，无需改进。 2、原滤波补偿装置具有4、5、7次率波，11、13次率波及高通率波装置各一组。 软熔变投用后10kV系统录波分析，此负荷存在大量3次谐波，虽然分晶闸管控制电抗器结成三角形，能够滤过大量的3次谐波,但因为电网的相对不平衡而产生的负序分量，需在10kV系统添设一组相邻3次谐波的滤波装置。 (二)分晶闸管控制电抗器装置的控制部分改进 1、原有控制部分（针对无功补偿） 静态无功补偿装置的无功补偿原理就是通过控制晶闸管触发角,改变接入系统中的无功补偿的等效电纳的大小,使无功补偿达到调节输 出无功功率的目的。控制系统结构如图1所示： 图1中，Uab、Ubc、Uca分别为经过负载上的三相相电压，Ia、Ib、Ic为相应的三相线电流；首先三相相电流与相电压经过向量识别，得到以Uab为电压参考的峰值及其夹角的正弦、余弦；因为对称分量法中的计算是以Ua为参考电压的，所以要通过坐标变换求得以Ua为参考电压的峰值及其夹角；然后通过3-2变化换算为三相电流的实部、虚部，减去容性电流，得到三相负载电流；三相负载电流按照对称分量
三相电压不平衡的区分判断方法和解决办法 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。 一、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。 二、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。 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： 一种是基频谐振，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。 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。 三相不平衡的危害和影响：
对变压器的危害。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)。根据变压器运行规程规定，在运行中的变压器中性线电流不得超过变压器低压侧额定电流的25%。此外，三相负载不平衡运行会造成变压器零序电流过大，局部金属件升温增高，甚至会导致变压器烧毁。 对用电设备的影响。三相电压不平衡的发生将导致达到数倍电流不平衡的发生。诱导电动机中逆扭矩增加，从而使电动机的温度上升，效率下降，能耗增加，发生震动，输出亏耗等影响。各相之间的不平衡会导致用电设备使用寿命缩短，加速设备部件更换频率，增加设备维护的成本。断路器允许电流的余量减少，当负载变更或交替时容易发生超载、短路现象。中性线中流入过大的不平衡电流，导致中性线增粗。 对线损的影响。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。三相不平衡的危害及解决办法： 一、三相电压或电流不平衡等因素产生的主要危害： 1、旋转电机在不对称状态下运行，会使转子产生附加损耗及发热，从而引起电机整体或局部升温，此外反向磁场产生附加力矩会使
浅谈三相负荷不平衡的原因及 危害(新版) Safety work has only a starting point and no end. Only the leadership can really pay attention to it, measures are implemented, and assessments are in place. ( 安全管理 ) 单位：______________________ 姓名：______________________ 日期：______________________ 编号：AQ-SN-0423
浅谈三相负荷不平衡的原因及危害(新版) [摘要]低压电网三相负荷可能因多种原因，导致不平衡，甚至不平衡度非常严重。三相负荷不平衡对低压电网、配电变压器、6～10kV高压线路均造成危害，对供电企业安全供电降低线损、用户安全用电影响较大。 [关键词]低压电网、三相负荷不平衡、安全供电、降低线损 1引言 农网改造中采取了诸如配电变压器放置在负荷中心，增添配电变压器数量，缩短供电半径，加大导线直径，增加低压线路，用电户电能表集中安装等措施，极大地改变了农村低压电网状况，给我们建造了一个好的电网“硬件”。但若“软件”配套不好，尤其是三相负荷不平衡，则不能挖掘出这个好“硬件”的内部潜力，致使低压电网的可靠性和稳定性差，线损率较高。
2三相负荷不平衡的原因 低压电网三相负荷失衡有以下数种原因： （1）低压电网三相负荷不平衡要增加损耗，虽然是是早已被提出来了的。但在农网改造前，由于①农村低压电网不在电业部门的必管范围，设备线路状况极差，线损很高，收不够上缴电费就涨电价，即线损水平虽高但降损的压力不大。②农村照明等单相负荷很小，只占总用电负荷的5～20％左右，故虽进行过低压整改，多是把配电变压器移到负荷中心、改造低压线路、整改户内线路等。三相负荷不平衡由于是较次要的因素，没有也不可能引起人们足够注意，故实践很少，亦不可能提出调平三相负荷的具体方法。 （2）农网改造由于规模大、任务重、时间紧，不可能面面俱到（如规划调平三相负荷）；加之改造资金有限，为了降低费用，架设了一定数量的单相两线线路，尤其是低压分支线路中，单相两线线路占一定比例；还有在下户线接火施工中，一些施工人员素质低，没有三相负荷平衡的概念，施工中或随意接单相负荷，或为了不接成380V，把单相负荷都接到中间两根线上。这在一定程度上加重了
一般是用矢量分析，口头给你解释吧。 三相四线时，任何一相总的单相负荷都有两个回路，一是和零线组成220V回路，二是和另一相串联构成380V回路，当三相平衡的时候，线电压和相电压之间构成一个和谐的回路，零线上没有电流。当负荷不平衡的时候，串联在线电压之间的两相负荷不一样大，但串联电路电流相等，于是负荷大的一相多余的电流就从零线走了。三相负荷的每一相都和另两相负荷有串联关系，于是大于负荷小相的另两相多余电流，就构成了零线电流。 如下图所示，A相接了一个灯，B相接了两个灯，C相接了三个灯，A相的一个灯通过零线和B相两个灯串联接于AB线电压，A相的一个灯也通过零线和C相三个灯串联接于AC线电压，A相的灯泡也不会烧，就是因为AB相多余负荷的电流从零线走了，如果零线断了，没有回路，A相的负荷瞬间就跳闸或烧毁，接着B相的负荷跳闸或烧毁，留下最大负荷的A 相保持完好。当负荷不平衡时，三相四线时总零线是决定不能断线的，否则就是严重事故。向左转|向右转 对于三相四线制系统，三相负载不平衡时，中性线会有电流流过，由于接地电阻及中性线导线电阻的存在，中性线对地电位会有所升高，三相电压会稍有不平衡，但不大。严重的三相负载不平衡，会使中性线电流过大，中性线对地电位较高，三相电压明显不平衡。更严重时中性线电流可能会超过允许载流量，中性线被烧断，三相电压相差极大，负载轻的一相上电压过高（最高时能达到线电压），设备烧毁。 对于三相三线制系统，三相负载不平衡时，三相电压会不均衡，Y形接线系统的中性点会产生零序过电压。 N线的电流为10+20+30-3*10=30A 因为,每相10A可在零线上,实现三相归零,那就只剩下L1、L2的10+20=30A的电流.又因相对相是380V,如L1、
三相电压不平衡 一．基本术语定义 1.电压不平衡（voltage unbalance） 三相电压在幅值上不同或相位差不是120。，或两者都有。 2.不平衡度（unbalance factor） 三相电力系统中三相不平衡的程度。有电压、电流的负序不平衡度和零序 不平衡度分别用电压、电流负序基波分量或零序基波分量与正序基波分量 的方均根值百分比表示。 3.公共连接点（point of common coupling） 电力系统中一个以上用户的连接处。 4.瞬时（instantaneous） 用于量化短时间变化持续时间的修饰词，其时间范围为工频0.5周波 30 周波。 5.暂时（momentary） 用于量化短时间变化持续时间的修饰词，其时间范围为工频30周波 3s。 6.短时（temporary） 用于量化短时间变化持续时间的修饰词，其时间范围为工频3s 1min。二．电压不平衡度限值 1.电力系统公共连接点电压不平衡度限值为： 电网正常运行时，负序电压不平衡度不超过2%，短时不得超过4%； 低压系统零序电压限值暂不作规定，但各相电压必须满足GB／T 12325的 要求。 （低压系统是指标称电压不大于1kV的供电系统。） 2.接于公共连接点的每个用户引起该点负序电压不平衡度允许值一般为 1．3％，短时不超过2．6％。 根据连接点的负荷状况以及邻近发电机、继电保护和自动装置安全运行要 求，该允许值可作适当变动，但必须满足4．1的规定。 三．用户引起的电压不平衡度允许值换算 负序电压不平衡度允许值一般可根据连接点的正常最小短路容量换算为 相应的负序电流值作为分析或测算依据，邻近大型旋转电机的用户其负序 电流值换算时应考虑旋转电机的负序阻抗。 四．不平衡度的测量和取值 1.测量条件 测量应在电力系统正常运行的最小方式(或较小方式)下，不平衡负荷处于 正常、连续工作状态下进行，并保证不平衡负荷的最大工作周期包含在内。 2.测量时间 对于电力系统的公共连接点，测量持续时间取一周(168 h)，每个不平衡 度的测量间隔可为1min的整数倍；对于波动负荷，可取正常工作日24 h
求解不平衡电压的正序和负序分量的方法 技术2010-08-24 16:04:16 阅读166 评论0 字号：大中小订阅 求解不平衡电压的正序和负序分量的方法 农村电网的灯动合一线路，常带来三相负荷不平衡，从而使三相电压也出现不平衡，于是给很多从事生产与加工的三相动力用户和农电工作人员，带来在不平衡电压下，需要分析电动机的运行特性问题。而为了分析电动机，包括小水电站发电机的运行特性，就需要把不对称三相电压分解成为对称的正序电压分量和负序电压分量。用计算方法求解比较困难，这里用很简单的作图法，对三相不平衡电压进行分解。 图1三相电压相量图 假定三相电压经测量为U A B=359V;U B C=271.2V；U AC=195.2V。不平衡程度很大。求解 正序电压值与负序电压值的步骤是： 第一步：作出Ca线段，其长度代表359V，(图中长度比例为1cm长代表100V)，再以A点为圆心以2712cm为半径画圆弧，同样以C点为圆心以1.952cm为半径画圆弧，两圆弧相交于B点，连Ab及Bc线段，得闭合三角形腶Bc，见图1。 能作出闭合三角形的条件为电路是星形无中性线又不接地，则三角形一定会封闭的，本文仅介绍三角形闭合情况下的正序和负序分量作图求解法，这在实际工作中应用较多。 第二步：以O点为参考点，自O作三直线平行於图1的三个电压，并取原长为现在的 长度，见图2。 第三步：求解正序电压作图法，见图3。 从O点开始，追踪至E a的末端，画出向量ΑE b，这向量就是把已知向量E b在图上逆时针旋转120°求得，这样就决定了ΑE b一点的位置，从ΑE b再画出Α2E c的向量，向量Α2E c 是把已知向量E c在图2上逆时针旋转240°求得，作法见图3。
变压器空载时三相电压不平衡原因分析 近年来欧阳海水电站因供电负荷不断增长，原来的两台变压器容量已不能满足需求，常过载运行。为了增加供电量，故将2号变压器容量由4MVA更换为6.3MVA，型号为GS9-6300/10，结线为y,d11。2号变压器安装前按规程规定进行了各项测试工作，测试结果正常。安装就位后又进行了必要的测试及耐压试验，都合格。于是进行冲击合闸试验，冲击合闸试验也未出现异常现象。但当检查变压器副边三相对地电压时，却发现中压不平衡，分别为Uao = 6.8kV，Ubo = 6.2kV，Uco = 5.9kV，线电压基本平衡。该变压器安装前是由一台4MVA的变压器供电，现已将该4MVA的变压器移至1号变压器位置，其母线电压是平衡的。新变压器空载时只带Ⅱ段母线及母线上一组电压互感器，由电压互感器TV测得相电压不平衡。为了查明原因，验证TV及表计完好，将2号变退出，由1号变（4MVA变压器）带I、II段母线测电压，I、II段母线三相电压都是平衡的，由此可以排除TV及表计问题。 将2号变停电退出进行，测试未发现问题，再投入空载运行，现象同前。为了查明原因和对用户负责，未送电，将上述情况告知厂家。厂家对该变压器进行了全面的测试，也未发现问题，得出结论该变压器无质量问题，合格。于是将该变压器又投入空载，检查副边电压，现象仍如前。究竟是什么原因产生这种现象的呢？对用户是否会有影响呢？厂家也不能肯定。而用户急着用电，不能久拖。最后与厂家、用户协商，投入该变压器运行。先投入一条长约4km的空载线路，测母线三相对地电压，分别为Uao = 6.6kV，Ubo = 6.3kV，Uco = 6.1kV。发现三相电压的偏差在变小，继而再投入其它线路，并且投入用户变压器，测用户变压器低压侧（400V侧）电压，看三相电压相差多少，能否使用，于是到用户变压器低压侧测电压，测得三相电压分别为Uao = 235V，Ubo = 234V，Uco = 234V，相电压、线电压都平衡。用户投入各类负荷运行正常。回来后，再测Ⅱ段母线电压，测得电压分别为Uao = 6.3kV，Ubo = 6.3kV，Uco = 6.3kV，三相电压完全平衡。由此进行了总结，得出结论：该变压器空载（只带母线）时三相对地电压不平衡，带上负荷后，电压完全平衡，用户可以放心使用。 经与厂家技术人员进行了分析，到底是什么原因引起这种现象呢？根据厂家人员介绍，厂家在设计制造这台变压器时，与以前的变压器结构上进行了改进，△侧接电源，副边侧接负载，中性点不接地未引出，电压调整抽头由侧从首端引出，在结构上与以前使用的1号、2号变压器有所不同。由于变压器原边与副边绕组、原副边绕组对地、相与相绕组之间都存在电容，又由于结构上的原因，导致三相绕组总的对地电容不相等。在空载只带母线电压互感器情况下，对地电容值主要取决于变压器对地电容，母线电压互感器相当于一个电感，组成的电路原理见图1。现以变压器负荷侧（副边侧）作为电源，变压器中性点为O，变压器对地电容及电压互感器组成的负载阻抗为Z，三相负载的中性点为O’，电路原理见图2，作电压向量图。由于Za、Zb、Zc不相等，故电源中性点O与负载中性点O’不重合，中性点电位发生偏移。电压向量图见图3，点O 与O’的偏移情况视三相负载阻抗Za、Zb、Zc不平衡情况而变化。O’点随着投入线路及负荷情况而变。当投入负荷后，变压器对地容抗远小于负载总阻抗，对电压偏移不产生影响。而设负荷为三相平衡负荷，故点O与点O’重合，三相电压平衡。这就出现了用户用电后，2号变压器（Ⅱ段母线）三相对地电压反而平衡的缘故。因此，可以肯定，Ⅱ段母线的用户可以放心使用，对电气设备不会有什么影响。
三相不平衡的危害以及解决措施 1如果说起三相不平衡的危害就要先知道它形成的原因1.1三相负荷的不合理分配 很多的工作人员并没有专业的对于三相负荷平衡的知识概念，因此在接线的时候并没有注意到要控制三相负荷平衡，只是盲目和随意的进行电路的接电荷装表，这在很大程度上造成了三相负荷的不平衡。其次，我国的大多数电路都是动力和照明混为一体的，所以在使用单相的用电设备时，用电的效率就会降低，这样的差异进一步加剧了配电变压器三相负荷的不平衡状况。 1.2用电负荷的不断变化 造成用电负荷不稳定的原因临时用电和季节性用电的不稳定性。这样在总量上和时间上的不确定和不集中性使得用电的负荷也不得不跟随实际情况而变化。 1.3对于配变负荷的监视力度的削弱 在配电网的管理上，经常会忽略三相负荷分配中的管理问题。在配电网的检测上，对配电变压器的三相负荷也没有进行定期的检测和调整。2三相不平衡的危害 2.1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。 2.2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。 2.3影响用电设备的安全运行 配电变压器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。 2.4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。 3改进配电网三相不平衡的方法 （1）注重对三相负荷的合理分配。 （2）在对三相负荷的分配问题上，电力工作人员应当在实际的工作中将相关的数据进行认真的采集和记录，达到能够在一定程度上预测用电负荷的状态。 （3）其次，可以通过装设平衡装置的方式来达到更好三相平衡的分配问题。 （4）进行合理有效的无功补偿：一个是补偿功率因数一个是调节三相电流不平衡，这两者共同确定了补偿所需要的无功功率。 （5）需要考虑到负荷是会随着时间的变化而变化的，基于这种特性，补偿量也应该根据负荷的变化进行适当的调整。 （6）在装置开关和补偿设备的投切次数的限制，要在设计时设计成自动投切需要同时考虑功率因数的限制条件以及过补偿限制的条件。并需要考虑到负荷是会随着时间的变化而变化的，基于这种特性，补偿量也应该根据负荷的变化进行适当的调整。 除以上各项方法外还应该、增设对三相负荷的检测调整定期开设对三相负荷的检测工作也是非常必要的。 电力的平衡不能是绝对的，只能是尽力做到相对的平衡，在实际的检测工作中，各部门应当以国家和相关部门制定的平衡度的衡量指标作为一个标准，将检测的结果进行专业的记录和分析，对各相的负荷电流进行定期的检测，以便于及时发现一些三相的不平衡状况。通过合理的检测和对检测结果的深入分析，我们可以在最大程度上避免不平衡现象的出现，降低用电事故的出现。
第二章三相电压不平衡度评估的算法原理 2.1三相电压不平衡度的定义 三相电压不平衡度为三相电压不平衡的特征指标，其定义式为： （4） 式中： U1——三相电压的正序分量方均根值，单位为伏（KV）； U2——三相电压的负序分量方均根值，单位为伏（KV）； U0——三相电压的零序分量方均根值，单位为伏（KV）。 将公式4中U1、U2、U0换为I1、I2、I0则为相应的电流不平衡度εI2和εI0。 2.2快速傅里叶变换 设电力系统中电压信号可用一个周期函数来表示,即：u(t)=u(t+kT)，式中T为周期函数的周期，且k=0，1,2,3……电力系统中电压、电流一般都满足狄里赫利条件, 因此可以分解成如下形式的傅立叶级数： （5）也可以写成下面的形式： （6） 其中；；； A0为函数的直流分量；称为基波分量；（n≥2）为高 次谐波。[9]傅立叶分析方法相当于光谱分析中的三棱镜，而信号f(t)相当于一束白光，将f(t) “通过”傅立叶变换分析后可得到信号的“频谱”。通过傅立叶变换，我们就能在全新的频率时空来认识信号f(t)。一方面可能使在时域研究中比较复杂的问题在频域中变得简单起来，简化
其分析过程；另一方面信号与系统的物理本质在频域中能更好地被揭示出来。傅立叶变换包括连续信号的傅立叶变换和离散信号的傅立叶变换，这里主要涉及到离散信号的傅立叶变换。对给定的实的或复的离散时间信号序列x0,x1,…,xN-1，设该序列绝对可和，即满足： （7） 则有： （8） 被称为序列的离散傅立叶变换（DFT）。实际上，在对非正弦周期信号的测量时，一般无法得到实际电压的函数，记录数据一般都不是连续的，而是在一段连续时间内，使电压信号经过模数转换按一定频率来采样得到用有限字长表示的离散时间信号。为了计算出各次谐波的幅值，只需从采样序列中截取整数个周期就可以计算各次谐波的幅值。设在一段连续时间内，对电 压进行均匀采样得到了采样序列，从中取出一个周期T内的N个点,记为 ，此时若离散时间点为t = kT/ N（采样时间间隔dt=T/N），在此离散点u (t) 的采样值为u (k) ，则 （9） 根据离散时间序列的数据, 按照离散傅立叶变换的理论,可以导出计算第n次谐波系数An，Bn的公式： （10） 其中n= 1 ,2 ,3 , ..., N-1。则第n 次谐波的幅值Cn为，当n取1时就可以得到基波的幅值。 但是这里存在一个计算量的问题，也就是实现算法的程序执行时间问题。考虑x(n)是长度为N的复数序列的一般情况，对某一个k值，直接计算X(k)值需要N次复数乘法，(N-1)次复数