補償系統(tǒng)電壓不平衡的分析與處理論文
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?漳妇充電時,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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