电能质量讲座第九讲浅谈三相电压不平衡

电力系统三相电压平衡状况是电能质量的主要指标之一.三相负荷不平衡以及系统元件三相参数不对称都会引起电力系统三相不平衡.介绍了三相不平衡的基本概念、国家标准.详细阐述了三相电压或电流不平衡对电力系统和用户造成的危害,并给出了改善三相不平衡的措施.     

低压配电网三相电压不平衡分析及抑制综述*

在低压配电网中单相负荷的随机性和不确定性导致电网的电能质量问题愈发严重,针对三相电压不平衡对电网带来的安全稳定问题越来越凸显,着眼于三相电压不平衡产生的原因及现状分析,探讨提高检测不平衡电流的精度和速度的方法,以便对三相电压不平衡进行更好的治理,同时提高电力系统电能质量,确保电网安全稳定运行。     

电力系统的三相不平衡讲座：第一讲 电力系统三相不平衡的基本概念及其计算式

电力系统三相电压平衡的状况是电能质量的主要指标之一。电力系统三相不平衡是由于三相负载不平衡以及系统元件三相参数不对称所致。三相不平衡将导致旋转电机附加发热和振动,变压器漏磁增加和局部过热,电网线损增大以及多种保护和自动装置误动等等。将电力系统正常运行时三相不平衡度控制在一定范围内,以保证对用户的供电质量是电业部门的主要职责之一。国标《电能质量 三相电压允许不平衡度》(GB/T15543—1995)是针对电力系统正常运行工况而制定的。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。为了帮助广大电力工程技术及管理人员理解该标准,本刊现请电力科学研究院林海雪撰写讲座,对电力系统不平衡的相关问题进行介绍。讲座分为六讲,包括三相不平衡的基本概念及其计算式、三相不平衡的干扰性负荷、三相不平衡的危害、标准、测量以及改善三相不平衡的措施等内容。     

静止补偿器在补偿不对称负荷引起的电压不平衡中的应用

1引言在电力系统中，连接在输电或配电网络的二相之间的单相负荷是相当普遍的，典型的例子有电气机车、大型电焊机和电炉等．而这些不平衡负荷的投运，将在网络中引起不希望有的负荷电压。以下的研究提出了一种平衡单相或三相不对称负荷的方法，并论述了静止补偿器（SVC）在平衡此类负荷，尤其是它们为变负荷时的优点．二、问题提出在电力系统中，与电压不平衡的有关因素，将对电网产生一系列的危害。例如，由于不平衡负荷引起网络损耗的增加，更严重使相电压和大上任的下降和上升。电压不平衡还会增加输电线相导体、电动机以及其它负荷的…     

风电汇集地区电压不平衡特性分析及抑制策略

中国风电多采用"大规模集中开发,远距离传输"的模式,风电汇集地区常无本地负荷,在大规模风电汇集地区常出现三相电压不平衡现象,严重时会造成风机脱网,威胁到电力系统的安全稳定运行.针对这一问题,提出了风电汇集地区电压不平衡机理及抑制策略.首先,基于实测数据提取风电汇集地区电压不平衡现象的关键技术特征;其次,构建风电汇集地区等效电路模型,考虑风电汇集地区静态电压稳定极限及不换位输电线路三相阻抗参数不平衡等因素,提出电压不平衡度的估算方法;最后,以汇集站负序电压最小为目标,提出风电汇集地区三相无功优化模型,通过动态无功补偿装置分相调节实现风电汇集地区负序电压抑制.以实际风电汇集系统为例,通过仿真分析验证了机理分析和抑制策略的有效性.     

弱电网牵引变电所群电压不平衡预评估与治理研究

采用单相交流工频25 kV供电制式的电气化铁路具有牵引功率大、速度快、能源利用率高、经济效益好等优点。但冲击性单相负荷接入电网后,会带来以三相电压不平衡为代表的电能质量问题,不利于电力系统的安全稳定经济运行,在弱电网中尤为明显。首先,分析了电气化铁路牵引负荷接入电网的负荷特性,利用电力系统仿真软件PSD建立“弱电网-牵引供电系统”仿真模型,分析牵引变电所群接入电网方案变化对电压不平衡的影响;其次,依据GB/T 15543―2008《电能质量三相电压不平衡》,评估不同方案下系统各节点电压不平衡度;最后,基于单三相组合式同相供电系统,实现对电压不平衡超标牵引所群的治理。     

某750 kV单相自耦变压器低压侧三相电压不平衡问题分析计算

变压器在电力系统的运行中扮演着重要角色,但在运行过程中会出现三相电压不平衡的现象,严重影响设备正常工作,不利于电网安全稳定运行。针对此问题,本文基于三相电压不平衡的机理,利用EMTPE建立仿真分析模型,研究750 kV主变投运过程中66 kV侧母线三相电压不平衡的原因,并分析三相电压不平衡对二次设备的影响。结果表明,三相变压器各绕组等效电容存在明显差异是电压不平衡的主要原因,不平衡电压对二次设备运行无影响。该研究结果对超高压大容量输变电系统主变的投运具有重要参考价值。     

基于混合遗传算法的三相负荷不平衡无功就地补偿方法

由于电力系统中负荷的不均匀分配,导致配电网中发生三相负荷不平衡状况,严重影响供电质量,提出基于混合遗传算法的三相负荷不平衡无功就地补偿方法。检测三相负荷,获取电力系统中的三相电流和三相电压,计算三相负荷不平衡度,筛选出三相不平衡负荷,确定无功就地补偿容量,基于混合遗传算法建立无功就地补偿数学模型,实现三相负荷不平衡无功就地补偿。仿真实验结果表明,本文所提方法可以快速、准确地补偿电力系统无功电流以及三相负荷不平衡,验证了此方法的有效性。     

电气化铁路对电力系统的影响

电气化铁路作为电力系统的一个特殊用户,其负荷具有非线性、不对称性和波动性等特点。将产生三相不平衡的谐波电流注入系统,使电力系统的电压波动。     

500 kV变压器66 kV无功补偿侧三相不平衡分析

在三相电力系统中,三相负荷不平衡、系统三相参数不对称等都会引起电力系统三相不平衡。针对变电站三相参数不平衡现象,阐述了三相不平衡的基本概念,分析了500 kV变压器66 kV无功补偿侧三相不平衡产生的原因,并选取变电站,根据其实际配置进行了模拟仿真计算。     

德大电气化铁路接入对山东电网电能质量的影响

通过分析德大电气化铁路负荷特点,计算各牵引站注入供电系统公共连接点的谐波电流,应用ETAP软件仿真计算德大电气化铁路接入引起的公共连接点电压畸变及三相不平衡,对德大电气化铁路接入对山东电网电能质量的影响作出评估。     

Effects of various unbalanced voltages on the operation performance of an induction motor under the same voltage unbalance factor condition

This paper investigates the effects of different unbalanced voltages with the same voltage unbalance factor (VUF) on the performance of a three-phase induction motor and its feedback influence on the power system. Under eight different voltage unbalance conditions, the performance of a three-phase induction motor was measured through a real load test. The loss, efficiency, power factor and temperature rise of the motor under different unbalanced voltages are investigated. According to the test results and analysis, the importance of the positive-sequence voltage on the motor’s apparent performance and the negative-sequence voltage in the hidden damage were pointed out. Finally, it is strongly suggested that (1) the derating and temperature rise curves and related regulations should consider the VUF percent and the magnitude of positive-sequence voltage, and (2) the effects of unbalanced voltage on induction motors should also be modeled in power system voltage stability studies.     

用于不平衡负荷的D-STATCOM数学建模与系统仿真

不平衡负荷无功补偿及分相控制的配电系统用静止同步补偿器(D-STATCOM)动态性能好、谐波含量小、功率密度大,可实现无功功率的实时、就地以及不平衡负荷平衡化补偿。为研究其特性和在系统中的应用,首先定义了二值逻辑开关函数,分别建立D-STATCOM在abc三相坐标系下的微分方程与传递函数动态数学模型;然后根据瞬时无功功率理论建立了不平衡负荷指令电流检测系统与D-STATCOM的直接电流控制方式;最后分别基于数学模型及装置器件模型,应用不平衡负荷指令电流检测方法与直接电流控制建立D-STATCOM双闭环系统,在三相四线制配电系统中对D-STATCOM系统的静态、动态性能进行了仿真分析。仿真结果验证了所建数学模型的正确性以及指令电流检测系统和直接电流控制方式的有效性,表明用于不平衡负荷动态无功补偿的D-STATCOM具有良好的动态性能与静态补偿效果。     

电网电压不平衡下三相VSR的优化控制策略

电网电压不平衡时,以电网平衡为约束所设计的三相电压型PWM整流器(VSR)会出现不正常的运行状态.其交流侧将产生负序电流,使网侧电流严重不对称.提出了基于同步旋转坐标系的三维复空间瞬时功率定义方法,适合于三相VSR不平衡控制和功率分析.同时在此基础上提出抑制交流侧负序电流的控制策略,最后进行了系统仿真.结果表明,该控制...     

Control of Electronic Power Transformer with Star Configuration under Unbalanced Load Conditions

The electronic power transformer has many advantages, such as reactive power compensation, voltage regulation, harmonic suppression, and power factor correction. When a three-phase electronic power transformer with a star configuration is applied in the distribution network, three-phase load unbalance will cause three-phase DC voltage unbalance if the electronic power transformer controller generates improper asymmetric voltage signals, which may trigger over-voltage protection. The effects of three-phase load unbalance to the work condition of the electronic power transformer are analyzed, and a control algorithm is proposed to balance three-phase DC voltages in this article. Meanwhile, input stage control, isolation stage control, output stage control, and individual DC voltage balancing control are presented. Simulation and lab experimental results show that the electronic power transformer still works properly even under serious unbalanced load conditions.     

配电网三相不平衡对线损增加率及电压偏移的影响

随着配网规模增大,用电负荷不断增多,三相负载不平衡现象严重影响了电网的稳定运行,不仅增加了配网损耗还降低了电能质量。文中推导出三相不平衡度与线路损耗增加率的关系公式,不仅考虑三相电流大小不对称,也结合实际情况分析了三相电流相位波动对损耗影响。全面分析了不平衡度-配变负载率-电压偏移三者的关系,提出了基于不平衡度指标下的电压偏移度预警方法。最后结合黄岛某小区具体工程实例以及上述推导公式得出结论,配电网三相不平衡对线损增加率及电压偏移都有一定影响,且其相关性不可忽略。可为配电系统运行决策提供参考,对配电网供电质量提高具有积极作用。     

基于直接电流控制的D-STATCOM动态建模与系统仿真

配电网静止同步无功补偿器D-STATCOM是重要的用户电力设备,能够有效解决配电网中电压波动与闪变、三相电压不平衡、电网谐波污染等电能质量问题。针对配电网静止无功补偿器D-STATCOM的动态性能,用开关函数法建立了D-STATCOM的动态数学模型,然后依据瞬时无功理论对直接电流控制的D-STATCOM控制系统进行了设计。根据所建立的数学模型和控制系统,搭建了D-STATCOM的系统仿真模型,得到了D-STATCOM的动态仿真图。仿真结果表明,基于直接电流控制的D-STATCOM具有良好的动态性能。     

考虑三相有功不平衡度的无功电压集中控制策略

我国低压配电网中的负荷过重且分配不均,近年来,大量光伏的接入更进一步加剧了三相不平衡和低电压问题。针对三相不平衡问题,换相开关能通过调整负荷的方式从根本上进行解决;而大量光伏逆变器也可作为有效的无功调节资源,但目前其无功电压调节潜力尚未被开发利用。因此,以换相开关和光伏逆变器为主要调控设备,文中提出了考虑三相有功不平衡度的无功电压集中控制策略,其中,所提换相开关的控制策略综合考虑了配变低压侧三相有功功率偏差度和换相开关动作次数,所搭建的光伏逆变器无功优化模型以线路损耗最小化为目标,经仿真验证,所提换相开关控制策略可有效降低三相不平衡度、提升电压,光伏逆变器的无功优化模型可进一步降低线路损耗、改善电压。