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補償系統(tǒng)電壓不平衡的分析與處理
摘要：衡量電能質(zhì)量是電壓、頻率。電壓不平衡嚴(yán)重影響電能質(zhì)量，相電壓的升高、降低或缺相，會使電網(wǎng)設(shè)備的安全運行和用戶電壓質(zhì)量受到不同程度的影響，造成補償系統(tǒng)電壓不平衡的原因有很多，本文介紹了引起電壓不平衡六種原因，進(jìn)行詳細(xì)分析，對于不同的現(xiàn)象進(jìn)行分析和處理。
關(guān)鍵詞：補償系統(tǒng)電壓；不平衡；分析與處理
1 電壓不平衡的產(chǎn)生
1．1補償度不合適所引起的相電壓不平衡 網(wǎng)絡(luò)的對地電容與補償系統(tǒng)內(nèi)所有消弧線圈構(gòu)成以不對稱電壓UHC 為電源的串聯(lián)諧振回路，中性點位移電壓為：
UN＝〔uo /（P+jd）〕·Ux
式中：uo為網(wǎng)絡(luò)的不對稱度， 一系統(tǒng)補償度：d為網(wǎng)絡(luò)的阻尼率，約等于5 %；U為系統(tǒng)電源相電壓。由上式可以看出，補償度越小，中性點電壓就越高，為了使得正常時中性點電壓不致于過高，在運行中必須避免諧振補償和接近諧振補償，但在實際情況下卻時常出現(xiàn)：①補償度偏小時，因電容電流和消弧線圈電感電流IL=Uφ／2πfL 由于運行電壓、周波的變化，都能引起IC 和IL 的變化，從而改變了舊的補償度，使系統(tǒng)接近或形成諧振補償。②線路停止供電，操作人員在調(diào)整消弧線圈時，將分接開關(guān)不慎投在不適當(dāng)?shù)奈恢�，造成明顯的中性點位移，進(jìn)而出現(xiàn)相電壓不平衡德現(xiàn)象。③在欠補償運行的電網(wǎng)里，有時因線路跳閘，或因限電、檢修而導(dǎo)致線路停電，或因在過補償電網(wǎng)里投入線路，均會出現(xiàn)接近或形成諧振補償，造成較嚴(yán)重的中性點位移，出現(xiàn)相電壓不平衡。
1.2 電壓監(jiān)視點PT 斷線出現(xiàn)的電壓不平衡 PT 二次熔絲熔斷和一次刀閘接觸不良或非全相操作出現(xiàn)的電壓不平衡的特點是；接地信號可能出現(xiàn)（PT 一次斷線），造成斷線相的電壓指示很低或無指示，但無電壓升高相，且此現(xiàn)象只是在某個變單獨出現(xiàn)。
1.3 系統(tǒng)單相接地引起的電壓不平衡 補償系統(tǒng)正常時不對稱度很小，電壓不大，中性點的電位接近大地的電位。當(dāng)線路、母線或帶電設(shè)備上某一點發(fā)生金屬性接地時，與大地同電位，兩正常相的對地電壓數(shù)值上升為相間電壓， 產(chǎn)生嚴(yán)重的中性點位移，其特點有：接地相電壓的電阻不同，兩正常相電壓接近或等于線電壓，且幅值基本上是相等的，中性點位移電壓的方向與接地相電壓在同一直線上，與之方向相反，其相量關(guān)系如圖2所示。
1.4 線路單相斷線引起的電壓不平衡 造成單相斷線后，網(wǎng)內(nèi)參數(shù)發(fā)生不對稱變化，使之不對稱度明顯增大造成電網(wǎng)中性點出現(xiàn)較大的位移電壓，致使系統(tǒng)三相對地電壓不平衡。系統(tǒng)單相斷線后，以往的經(jīng)驗是斷線相電壓升高，兩正常相電壓降低。但是，因單相斷線位置、運行條件和影響因素的不同，中性點位移電壓的方向、大小和各相對地電壓指示，都不盡相同；有時兩正常相對地電壓升高，幅值不等或相等，斷線相電源外對地電壓降低；或一正常相對地電壓降低，斷線相和另一正常相對地電壓升高卻幅值不等。
1.5 其他補償系統(tǒng)感應(yīng)耦合引起的電壓不平衡 兩個補償系統(tǒng)分別送電的兩條線路較近且平行段較長，或同桿架設(shè)交叉開口備用時，二者經(jīng)并行線路之間的電容構(gòu)成串聯(lián)諧振回路。出現(xiàn)相對地電壓不平衡。
1.6 諧振過電壓出現(xiàn)的相電壓不平衡 電網(wǎng)中許多非線性電感元件如變壓器、電磁式電壓互感器等，與系統(tǒng)的電容元件組成許多復(fù)雜的振蕩回路。空母線充電時，電磁式電壓互感器各相與網(wǎng)絡(luò)的對地電容組成獨立的振蕩回路，可能產(chǎn)生兩相電壓升高、一相電壓降低或相反的相電壓不平衡，這種鐵磁諧振，只在用另外電壓等級的電源，經(jīng)變壓器對空母線充電時，在這僅有的一個電源母線上出現(xiàn)。在一個電壓等級的系統(tǒng)里，由送電干線對所帶的二次變電所母線充電時，不存在這一問題，要避免空充母線要帶一條長線路一起充電。
2 系統(tǒng)運行中各種電壓不平衡的判斷和處理
系統(tǒng)運行中出現(xiàn)了相電壓不平衡的狀況時，多數(shù)伴有接地信號，但電壓不平衡卻并非全屬接地，不能盲目地選線，應(yīng)從以下幾方面分析判斷：
2.1 從相電壓不平衡范圍查找原因
2.1.1 如電壓不平衡僅限于一個監(jiān)視點且無電壓升高相，造成用戶無缺相反應(yīng)時，則是本單位PT 回路斷線．此時只考慮帶電壓元件的保護(hù)能否誤動和影響計量間題。不平衡的原因是否因為主回路負(fù)載連接不平衡，導(dǎo)致顯示不平衡，還有是否是顯示屏幕出現(xiàn)故障引起的。
2.1.1 如電壓不平衡在系統(tǒng)內(nèi)各電壓監(jiān)視點同時出現(xiàn)，應(yīng)檢查各監(jiān)視點的電壓指示。不平衡電壓很明顯，且有降低相和升高相，各電壓監(jiān)視點的指示又基本相同，各送電線路末端二次均無缺相反應(yīng)時，說明系統(tǒng)已接近諧振補償運行。造成電壓異常的情況還有可能如母線壓變接觸不良等很特別情況。也還可能幾種原因混在一起，如仍無法弄清異常原因，將異常部分退出運行，交給檢修人員處理。作為調(diào)度及運行人員，判斷出異常原因在母線壓變及以下回路，并恢復(fù)系統(tǒng)電壓正常即可。原因可能有：①補償度不合適，或調(diào)整操作消弧線圈時有誤。②欠補償系統(tǒng)，有參數(shù)相當(dāng)?shù)木�路事故跳閘。③負(fù)荷低谷時，周波、電壓變化較大。④其它補償系統(tǒng)發(fā)生接地等不平衡事故后，引起該系統(tǒng)中性點位移，補償間題引起的電壓不平衡，應(yīng)調(diào)整補償度。
欠補償運行電網(wǎng)線路跳閘引起的電壓不平衡，要設(shè)法改變補償度，調(diào)整消弧線圈。網(wǎng)內(nèi)負(fù)荷處于低谷，周波、電壓升高時出現(xiàn)的電壓不平衡，可等不平衡自然消失后，再調(diào)整消弧線圈。作為調(diào)度員，應(yīng)掌握這些特征，以準(zhǔn)確判斷，快速處理運行中可能出現(xiàn)的各種異常。單一特征的判斷相對容易，兩種及以上情況復(fù)合性故障引起的電壓異常，判斷與處理較為復(fù)雜。如單相接地或諧振常常伴有高壓熔絲熔斷和低壓熔絲熔斷。而高壓熔絲不完全熔斷時，接地信號是否發(fā)出，取決于接地信號的二次電壓整定值和熔絲熔斷程度。從實際運行情況看，電壓異常時，常出現(xiàn)二次回路異常，此時電壓高低與接地信號是否發(fā)出，參考價值不大。尋找排查規(guī)律，對電壓異常處理尤為重要。
2.2 根據(jù)相電壓不平衡的幅度判斷原因 如系統(tǒng)運行中各變電所都出現(xiàn)嚴(yán)重的相電壓不平衡，說明網(wǎng)內(nèi)已有單相接地或干線部分單相斷線，應(yīng)迅速調(diào)查各電壓監(jiān)視點的各相電壓指示情況，作出綜合判斷，如是單純的一相接地，可按規(guī)定的選線順序選線查找．從電源變電所出口先選，即”先根后梢”的原則選出接地干線后，再分段選出接地段。
2.3 結(jié)合系統(tǒng)設(shè)備的運行變化判斷原因 ①變壓器三相繞組中某相發(fā)生異常，輸送不對稱電源電壓。②輸電線路長，導(dǎo)線截面大小不均，阻抗壓降不同，造成各相電壓不平衡。③動力、照明混合共用，其中單相負(fù)載多，如：家用電器、電爐、焊機(jī)等過于集中于某一相或某二相，造成各相用電負(fù)荷分布不均，使供電電壓、電流不平衡。
綜上所述經(jīng)消弧線圈接地的小電流接地系統(tǒng)（補償系統(tǒng)）在運行中，相電壓不平衡現(xiàn)象時有發(fā)生，并因產(chǎn)生的原因不同，不平衡的程度和特點也不盡相同。但總的情況是電網(wǎng)已處在異常狀態(tài)下運行，相電壓的升高、降低或缺相，會使電網(wǎng)設(shè)備的安全運行和用戶生產(chǎn)受到不同程度的影響。
參考文獻(xiàn)：
[1] 程浩忠,吳浩.電力系統(tǒng)無功與電壓穩(wěn)定性[M].中國電力出版社，2004.
[2] 陳珩.電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析[M]（第三版）.中國電力出版社，2007.
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