三相不平衡技术方案

1、BF-TSF三相不平衡动态无功补偿装置技术方案概述： 目前，学校、商场、宾馆、饭店及综合办公楼等场所的用电情况，使用的多为单 相 (220V) 电感性电器。单相负荷已经在低压配电网中占有相当大的比例, 由于单相负荷投入的不同时性以及在低压电网建设改造和运行维护的不到位, 导致了低压配电网三相负荷分配不平衡， 由此对低压配电网的运行造成了一定的影响， 本文对此进行了原因分 析并提出一些切实可行的解决措施。 ，因自身功率因数较低，需要进行无功自动补偿， 文章通过对无功自动补偿的性质和安装位置的分析 ，结合实际工程采用的情况，说明了 在上述范围内 (三相负载不平衡配电系统 )采用分相分组电容补偿比其

2、他补偿方式具有 明显的实际效果和无可比拟的优越性。当前城乡配电网中大部分配电变压器均采用三相变压器， 变压器出口三相负荷理论 上应该达到对称，但是在低压配电网中存在大量的单相负荷 , 由于单相负荷分布的不均 衡和投入的时间不同时性 , 使得三相负荷不平衡成为低压电网运行维护中一个比较突出 的问题 , 笔者从电能质量和电网损耗两个方面来分析三相负荷不平衡所带来的影响, 同时就此提出一些切实可行的解决措施 .1 三相负荷不平衡产生对电能质量的影响分析目前在10千伏配变的绕组接线都采用DynO或者采用YynO的接线方式，配变一次绕组无中性线、二次绕组中性线接地 , 并接有零线。在二次低压供电方式中一

3、般采取 3 相 4线制供电。 配变低压侧 3相负荷不平衡直接体现在 3 相负荷电流的不对称， 从电机 学的原理来分析 3 相不对称电流可以分解为对称的正序、 负序、零序电流， 也可以简单 的看成是对称的 3 相负荷加上单相负荷负荷的叠加。 由于配电变压器的一次绕组没有中 性线， 所以在二次绕组侧产生的零序电流无法在一次绕组中平衡，零序电流在零序电阻上产生电压降直接导致了在配变二次侧产生了中性点位置偏移。同样根据简单的电路原理也可以分析出，由于在A B C相的负荷不等，所以在AB C三相上的电流也就不等，那么A、B、C三相电流矢量和一般不等于 0,也就是在中性线上的电流一般不等于 0, 也即零线

4、电流一般不等于 0, 在实际情况下 , 零线的电阻是 不等于0的，这样在零线上就存在电压，形成了中性点位移，导致了 A、B、C相的相电 压不对称， 当某一相上接的负荷越大， 这一相上的电压也就越低， 而另外两相的电压将 变高， 所以当三相负荷的差值越大， 也就是三相负荷的电流不平衡度越大，那么中性点的位移也就越大， 所以导致电压的偏差也就越大。 在城区配网中大多数低压负荷为照明 和家用电器， 这些都是单相负荷， 同时用户的单相负荷的启用时间又不同时， 所以三相 电流的不平衡将会很明显， 导致了某些用户的电压偏低， 有些用户的电压偏高， 特别是 在夏天用电高峰期间， 我们发现在有些配变的某一相上

5、接了多台空调， 在同时启动是就 会产生单相电流严重超过其他两相， 导致该相上的电压偏低， 使有些用户的电器无法启 动。这就是 3 相负荷不平衡导致 3 相电流、电压出现不对称的产生的原因。2 三相负荷不平衡对线损的影响分析：2.1 三相负荷不平衡造成低压线路电能损耗增大。低压配电线路有三相四线制、 三相三线制、 单相二线制等供电形式， 线路交错繁杂， 各相电流不平衡，沿线负荷分布没有一定规律，并且缺乏完整的线路参数和负荷资料， 所以要准确地计算线路损耗是比较困难的， 目前利用电流或者电压的不平衡度结合电流 电压的向量计算在实际情况下比较复杂同时在实际应用中也不太切实可行， 笔者在本文 中利用一

6、种简单近似的方法推导出因为的对低压配网的损耗影响，以目前低压配网常见的三相四线制的接线方式分析， 设定 3相负荷平衡下 3 相负荷 为 3P 负 载 =PA+PB+PC=3P( PA=PB=PC=P)， 此 时 的 线 路 损 耗 为 设 定 P 损 耗 =IA2R+IB2R+IC2R=3IA2RA=3P2/U2 (IA=IB=IC=I , RA=RB=RC=R 假设三相负荷出现最 严重偏相的情况下，即出现二相缺相运行， 假设所有负荷接在 C相的情况上运行，同时认为每个电气节点的电压相等，22P 损耗=IC *R= ( 3P/U)*R=9P2/U2 *R=9P可以推出当出现负荷最严重偏相时，低

7、压线路的损耗增加了 6 倍。目前由于低压电网的 3 相负荷分布不均的现象比较普遍，负荷分配的实时变化很 大，所以如果引入实际情况下的电流、电压的矢量值计算非常烦琐，而且意义不大，笔 者在这里引入一种平均不平衡度的计算， 在正常的误差范围内， 可以说明负荷分配的不 平衡对电网低压线路的损耗变化的影响，设定三相负荷为PA PB PC三相的平均负荷为Pav为(PA+PB+PC /3，假定各相功率因数相同，每个电气节点的电压相等，三相 的负荷的平均不平衡度对应A、A BA C，( A=( PA-Pav)/ Pav的差值) 相线的功率损耗为：P 损耗=IA2*R+IB2*R+IC2*R=Pav (1+A

8、 A) / U2*R+Pav (1+A B) / U2*R+Pav (1+AA) / U2*R=( U/R) 2*Pav2 ( 1+A A) 2+ (1+A B) 2+ (1+A A) 2= ( Pav*U/R)2 * (1+A A) 2+ (1 + B) 2+ (1+AC) 2 因为 A+A B+A C=0,所以 P 损耗=(Pav*U/R) 2 *3+ A2+A B2+A C2，对此我们可以 通过负荷实际测量出 A、B C的实际负荷数值推出配变台区的相线低压损耗。此外，在三相系统中每个相线对星形接法的中点电压间有120的相位移动，故当每相的负荷相等时，在零线上的电流为零。 当三相负荷不均衡

9、时， 零线电流等于 3相不平衡电流的矢量和，在抵消基波电流后的不平衡电流流入零线，由于谐波的影响， 零线电流可以达到相线电流的 1.5 倍。此零线电流在零线回路造成的损耗在低压线路损耗中 也占有一定的比例。2.2 三相负荷不平衡造成配变自身电能损耗增大。配电变压器在三相负荷不平衡状态下运行，在低压侧产生零序电流。对于Y/Y0接线的配电变压器来说， 变压器高压侧无中性线， 所以高压侧无零序电流， 低压侧零序电 流产生的零序磁通就不能和高压侧相互抵消。 所以，零序磁通将从通过配电变压器的铁 心、油箱壁等钢铁构件中， 因为铁心等构件本身也是导体， 在垂直于磁力线的平面上就 会产生感应电动势，这个电动

10、势形成闭合回路并产生电流，使变压器的损耗增加， 这也就是常讲的变压器的铁损增加了。 目前虽然由于三相负荷不平衡造成配变自身电能损耗 在整个配电网中损耗不是太大，但是也不能忽视。综上所述 ， ，低压配电网三相负荷不平衡，将降低配变出力，增大线路上的功率损 失，影响电压质量。 因此在有关设计运行的规程中提出变压器三相负载不平衡率不能大于 20。所以解决三相负荷不平衡已经成为做好配电网运行的重要工作。3 针对二相 380V 供电（ L1-L2 、 L2-L3 或 L3-L1 ）的工业点焊机群（该类负荷引起系统 功率因数低、电压波动和闪变、 谐波含量较大、以及三相不平衡等电能质量问题， 造成 焊接质量

11、差、力率罚款、系统损耗增加等影响。我公司开发生产了 KMT-TSF三相不平衡 动态无功补偿装置。3.1 主要功能实时动态无功补偿，保障功率因数达标； 稳定电压，改善电压波动及闪变； 有效抑制或治理谐波；改善系统三相不平衡度； 节能降耗，提高设备利用率。3.2 技术指标额定电压： 0.45KV动态响应时间：系统响应时间w120ms有效抑制 3次以上谐波电压、电流显示功率显示整机功耗：w 1 %装置容量防护等级： IP31 （特殊要求可定制）3.3 参照图纸设计要求，我公司三相不平衡动态无功补偿装置具体配置如下：1. 补偿柜3台，AC BC AB相各一台。2. 每台补偿柜补偿容量 160Kvar （电容电压等级 400V）,安装容量200 Kvar （电 容电压等级 450V）。3. 每台补偿柜分 10路补偿回路，每路补偿补偿容量16 Kvar 。4.