三相不平衡治理-20180409

1、三相不平衡治理一、概述：三相不平衡是指在电力系统中三相电流（或电压）幅值不一致，且幅值差超过规定围。各相负载分布不均、单相负载用电的不同时性、 以及单相大功率负载接入是导致三相不平衡的主要原因，由于城市民 用电网及农用电网中存在大量单相负载，使得当今三相不平衡现象普 遍存在且尤为严重。电网中的三相不平衡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，会造成因三相电压不平衡而降低供电质量，甚至会影响电能变的精度而造成计量 损失。三种不平衡特征：1、有功功率不平衡2、无功功率不平衡3、电流相位不平衡（有功无功组合不平衡）二、危害：1增加线路及配电变压器电能

2、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，当相电流平衡的 时候，系统的电能损耗最小。例如设某系统的三相线路、变压器绕组每相的总阻抗为Z （暂不记中性线），如果三相电流平衡，IA=100A , IB=100A,IC=100A,则；总损耗=100 2Z+100 2Z+100 2Z=30000Z 。如果三相电流不平衡，IA=50A , IB=100A,IC=150A ，贝卩；总损耗=50 2Z+100 2Z+150 2Z=35000Z。比平衡状态的损耗增 加了 17%。在最严重的状态下，如果IA=0A，IB=0A,IC=30OA ，贝

3、卩； 总损耗=300 2Z =90000Z。比平衡状态的损耗增加了 3倍。 可见不平衡度愈严重，所造成损耗越大。2. 降低配变变压器出力以及增加铁损配变设计时，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

4、变发热， 严重时甚至会造成配变烧损。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箱壁及钢构件作为通道通过，而钢构件的导磁率较 低，零序电流通过钢构件时，即要产生磁滞和涡流损耗，从而使 配变的钢构件局部温度升高发热。配变的绕组绝缘因过热而加快 老化，导致设备寿命降低。同时，零序电流的存也会增加配变的 损耗。3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

5、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。4. 影响用电设备的安全运行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

6、严重后果。由于配变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。当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

7、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。5. 影响用户用电质量当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。所以只有三相负荷平衡才能保证用户的电能质量。6. 影响电能计量影响根据对称分量法，三相不平衡电流可以分解为三相平衡的正序、 负序、 和零序三个分量。负序和零序电流

8、分量的存在必然会对计量仪表的精 度产生影响。即使在高压侧，虽然零序电流在变压器环流，不会向系统传递，但负序电流分量可以豪无阻碍地向系统传递，因此仍然会对计量仪表的精度产生影响。三相不平衡危害1、线损（铜损）增加2、变压器损耗（铁损）增加3、电动机效率降低4、导线（零线）烧损5、中性点偏移（相电压越限）6、影响计量精度三、解决方法1、均匀分布负荷（手工/自动调平）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

9、 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三 相不平衡度。将不对称负荷分散到不同的供电点，减少集中连接导致的不平 衡度超标，此种方法无需任何设备投资，只需将单相负载均匀分布 到A、B、C三相就可以改善三相不平衡，但我们需要面对一个客观 的问题，各个用户的负荷量不一致且用电时间不一致，又不能人为控制，因此不能从根本上解决问题。2、增加短路容量（增容忍受）将不对称负荷接到更高的电压的级上供电， 使连接点的短路容量足 够大，以提高系统承受不平衡的负荷能力。 此方法改善了三相不平衡 的用电环境，但没有实质性的解决三相不平衡

10、问题， 且同样存在一个 客观问题，用电设备都有自己的额定电压，一般正常运行所允许的电 压偏差围并不大，所以将负荷接到更高电压等级供电的方法不是很实 际。3、电感与电容组合调整（静态补偿）此种方法是在不平衡的三相中、选择在相与相之间跨接电容与电 阻，可提高每相的功率因数，转移相间有功功率，以平衡三相电流， 但此方法需要投入电感，在调节不平衡电流装置中安装电感式件很麻 烦的事情，电感又大又重，成本也高，损耗也大，虽说电网多数负载 为感性，可利用其中的电感，只需接入电容，但接入电容很讲究方法， 稍有不合理便不能达到理想的治理效果，所以从经济性、简易性角度 此方法还需考虑。4、APF'SVG

11、（动态补偿）一般出现三相不平衡的电力系统功率因数都比较低，这就形成了一种需求，要是能有一款产品能在治理三相不平衡的同时又能补偿无 功，那么这在电能质量治理领域会是很具性价比的一款产品。有源滤波器（APF）及静止无功器（SVG）便是一款兼具三相不 平衡及无功补偿的产品，它们可以在补偿无功提高功率因数的基础上，解决三相不平衡电流。其原理是通过 CT实时检测电流信息，然后将 采集信息发给DSP数字控制处理器分析，之后驱动功率电路、和利 用部储能电容将系统三相不平衡电流转移、均匀分配，使三相电流达到平衡状态，具体原理如下（以SVG为例）：如图1所示，假设A、B、C三相负载电流分别为：5A、10A、 1

12、5A，这时候我们就认为此系统的三相电流出现了不平衡，三相电流 完全平衡的状态应该是 A、B、C三相电流全部为10A。SVG在运行时，会通过外接电流互感器（CT）实时检测系统电 流，然后将CT采集到的电流信息发给部控制器进行处理，经过控制 器分析之后，SVG就会发现系统的电流不平衡状态，同时计算出三 相电流达到平衡状态所需转换的电流值。 这一系列的计算及控制动作 都是在很短的时间完成的，并且，在这一过程中 SVG只是起到一个重新分流的作用，只需消耗很小一部分的能量（如风扇运转、控制器 件的能量消耗、开关器件的能量消耗）图1在某一个瞬时，C相的IGBT动作，将C相的交流电整流为直流电之后储存在SV

13、G部的母线电容中，如图2所示I、一 1I % ih丨九4 Hl A三相不平圖ftft图2而在另一个瞬时，A相的IGBT动作，装SVG部的母线电容（A、B、C公用同一组母线电容）上的直流电进行逆变，然后释放到系统图3A相上，如图3所示。SVG的动作是瞬时的，而在某一段时间其收发电流的有效值却 是平衡的，因此可以将其动作的结果理解为分流作用， 使得系统三相 电流的有效值达到一个平衡状态。当系统三相电流都偏离平衡点时，补偿原理与以上所述的两相偏 离平衡点的状况类似。其根本原则就是将某相多出来的电流存储到 SVG母线电容中，然后从母线电容取出电流补偿需要补偿的某相。由于SVG治理三相不平衡面向的对象是

14、电流且实时采集，使得 无论负载分布如何、用电时间不一致，只要实时检测的三相电流因负 载变化导致不平衡，SVG都能快速动作平衡电流。这就解决了三相 不平衡传统解决方法中的客观局限性。 而且相比“电感与电容组合调 整”这类不平衡治理方式，SVG治理三相不平衡时安装更简便、无 需前期繁琐的计算、接入方法的堪忧，能即装即治。三相不平衡治理手段1、手工/自动调平2、增容忍受3、静态补偿4、动态补偿5、混合补偿6、补偿+谐波治理四、国厂家及解决方案厂家/型号系列特点功能/技术参数其他平高电气股份PGMEC 配电网电额定工作电压：380V ±15% （线能质量综合优化装电压）PGMEC配电网电能质

15、置具有不平衡优先、接线方式：T表示三相三线，F量综合优化装置无功优先、谐波优表示三相四线(Multifu nctio n先、电压优先、只补工作模式：不平衡、无功、Electricity不平衡、只补无功、滤波和电压控制任意组合Con troller&Optimiz只滤谐波、只补电压无功补偿精度：连续无级调er)8种工作模式可供节选择，能大幅提升配单次谐波补偿率（25次以）：电台区电能质量。>90%远距离通信时装置过载能力：120% , 1min可配置GPRS模块连响应时间：w 20ms接网络，用户可在客有功损耗：5% （装置额定户端查看数据；近距容量）离通信时装置可配保护功能：过流

16、、超温、直置WIFI无线通信，流侧过压、控制系统故障等用户可在具有WIFI扩容方式：支持多台并联运功能的终端设备（如行手机）查看数据。中船重工鹏力（）新动态混合式无功补功率因数 0.99能源科技PEHSVG电能质量综合治理装置偿SVG+TSC快速+低价另有MVC系列安全 无功补偿，可抑制谐 波电流，避免谐振现 象瞬时响应w 50uS,全响应w 8mS智光电气股份补偿效果独立，不会全面补偿250次谐波，也可选ZG-PSVG 配网低压电造成谐波放大的危择其中特定次谐波进行单独补能质量改善装置害。偿。模块化设计，混联型 电能质量治理装置。 一机同时解决低压 电源网络中动态无 功补偿、谐波动态跟 踪治

17、理，以及三相不 平衡和低电压、电压 波动等电能质量问 题，响应速度极快，w 10ms。昊锐电气低压动态无功补偿HRSVG高压动态无功补偿装置低压动态无功补偿装装置HRSVG主要是突破传统的电容、电抗无功补置 HRSVG由：IGBT逆变器、偿理论的一种高新技术产品。它HRSVG咼压动态无功滤波器、主控制器、通过大功率电力电子器件补偿装置触摸屏、工控机等组(IGBT )的高频开关实现从感性成。到容性的连续、快速、双向无功全数字化控制技术，调节。可直接接入1kV35kV实时显示系统各种电压等级母线，为电网或用电负参数；荷提供快速动态无功补偿与谐极快的响应速度，响波治理，可有效提咼电网电压暂应时间w

18、5 ms ;态稳定性，抑制母线电压闪变，补偿模式灵活，能够补偿不平衡负荷，滤除谐波及提在补偿无功的同时高功率因数。滤除谐波；HRTBBWZ 户外柱上补偿特性不受电网HRTBBWZ 户外柱上高压无功高压无功自动补偿装电压、系统阻抗影自动补偿装置主要用于6kV或置响，有效避免谐振发10kV配电线路中TBB系列变电站固定生；补偿成套设备采用LC滤波电路，能够有效滤除谐波，防止对电网产生高频干扰；TBB系列变电站固TBB系列变电站固定补偿成套设备定补偿成套设备适 用于 110kV、35kV 双主变变电站 10kV(6kV )母线的无功 自动跟踪补偿和变 压器的有载调压，通 过对变压器有载调 压分接头的

19、自动调 节和对 10kV( 6kV) 母线上的电容器组 的自动跟踪投切来 实现对变电站电压 和无功的综合控制。系统额定电压： 35kV、10kV、6kV 额定最大容量： 10Mvar 25Mvar 最大分组数：510 组适用于 110kV、35kV双主变变电站10kV (6kV )母线的无 功自动跟踪补偿和变压器的有 载调压，通过对变压器有载调压 分接头的自动调节和对10kV(6kV )母线上的电容器组的自动跟踪投切来实现对变电站电压和无功的综合控制。武新电气科技股份DY12系列柱上式低DY12系列柱上式低压复合调压DY12系列柱上式低压压复合调压装置装置复合调压装置1、自动调节输出电1、额定

20、电压：单相220V/三相WX-SVG 静止无功发压，电压提升分为380V生器115%、120% 两档，2、额定容量：10kVA、20kVA、WX-A SVG低压动态也可根据现场实际30kVA（用户选定）无功发生装置需求定制。3、电压调整：3档（可手动或WX-TSC动态无功补2、装置具有旁路功自动调节）：100%Un 、偿能，在电网电压合格115%Un、120%Un( Un 为系WX-A APF低压有源的情况下，设备自动统电源侧电压）电力滤波器进入旁路功能，无电 能损耗，无功补偿在 设备旁路状态下也 可正常运行。3、多级晶闸管投切 电容补偿支路，过零 触发技术，有效补偿 系统产生的无功功 率并延长电容器的 使用寿命。4、电容补偿支路容量：15kvar（用户选定）4、过压、欠压、过 流、过温、谐波等多 种自我保护功能。5、采用GPRS数据通信，装置具有远程 数据监测和维护功 能。泰可电气股份1、不易和电网阻抗在装置补偿容量允许围，补偿后配网三相负荷不平衡发生谐振，可以跟踪月平均功率因数大于0.95，目补偿装置（ESVG）电网频率的变化，补标功率因数可设定偿性能不受电网频在装置补偿容量允许围，13次率变化的影响；及以下谐波滤波效果达到2、无功谐波同时补GB/T14549-93 标准偿：一机多能，不仅在装置补