補償系統電壓不平衡的分析與處理論文
摘要：衡量電能質量是電壓、頻率。電壓不平衡嚴重影響電能質量，相電壓的升高、降低或缺相，會使電網設備的安全運行和用戶電壓質量受到不同程度的影響，造成補償系統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，進行詳細分析，對于不同的現象進行分析和處理。
關鍵詞：補償系統電壓；不平衡；分析與處理
1 電壓不平衡的產生
1。1補償度不合適所引起的相電壓不平衡 網絡的對地電容與補償系統內所有消弧線圈構成以不對稱電壓UHC 為電源的串聯諧振回路，中性點位移電壓為：
UN=〔uo /（P+jd）〕·Ux
式中：uo為網絡的不對稱度， 一系統補償度：d為網絡的阻尼率，約等于5 %；U為系統電源相電壓。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：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，使系統接近或形成諧振補償。②線路停止供電，操作人員在調整消弧線圈時，將分接開關不慎投在不適當的位置，造成明顯的中性點位移，進而出現相電壓不平衡德現象。③在欠補償運行的電網里，有時因線路跳閘，或因限電、檢修而導致線路停電，或因在過補償電網里投入線路，均會出現接近或形成諧振補償，造成較嚴重的中性點位移，出現相電壓不平衡。
1。2 電壓監視點PT 斷線出現的電壓不平衡 PT 二次熔絲熔斷和一次刀閘接觸不良或非全相操作出現的電壓不平衡的特點是；接地信號可能出現（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，且此現象只是在某個變單獨出現。
1。3 系統單相接地引起的電壓不平衡 補償系統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。當線路、母線或帶電設備上某一點發生金屬性接地時，與大地同電位，兩正常相的對地電壓數值上升為相間電壓， 產生嚴重的中性點位移，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，網內參數發生不對稱變化，使之不對稱度明顯增大造成電網中性點出現較大的位移電壓，致使系統三相對地電壓不平衡。系統單相斷線后，以往的經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 其他補償系統感應耦合引起的電壓不平衡 兩個補償系統分別送電的兩條線路較近且平行段較長，或同桿架設交叉開口備用時，二者經并行線路之間的電容構成串聯諧振回路。出現相對地電壓不平衡。
1。6 諧振過電壓出現的相電壓不平衡 電網中許多非線性電感元件如變壓器、電磁式電壓互感器等，與系統的電容元件組成許多復雜的振蕩回路。空母線充電時，電磁式電壓互感器各相與網絡的對地電容組成獨立的振蕩回路，可能產生兩相電壓升高、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，經變壓器對空母線充電時，在這僅有的一個電源母線上出現。在一個電壓等級的系統里，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 系統運行中各種電壓不平衡的判斷和處理
系統運行中出現了相電壓不平衡的狀況時，多數伴有接地信號，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視點且無電壓升高相，造成用戶無缺相反應時，則是本單位PT 回路斷線。此時只考慮帶電壓元件的保護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載連接不平衡，導致顯示不平衡，還有是否是顯示屏幕出現故障引起的。
2。1。1 如電壓不平衡在系統內各電壓監視點同時出現，應檢查各監視點的電壓指示。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時，說明系統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，并恢復系統電壓正常即可。原因可能有：①補償度不合適，或調整操作消弧線圈時有誤。②欠補償系統，有參數相當的線路事故跳閘。③負荷低谷時，周波、電壓變化較大。④其它補償系統發生接地等不平衡事故后，引起該系統中性點位移，補償間題引起的電壓不平衡，應調整補償度。
欠補償運行電網線路跳閘引起的電壓不平衡，要設法改變補償度，調整消弧線圈。網內負荷處于低谷，周波、電壓升高時出現的電壓不平衡，可等不平衡自然消失后，再調整消弧線圈。作為調度員，應掌握這些特征，以準確判斷，快速處理運行中可能出現的各種異常。單一特征的判斷相對容易，兩種及以上情況復合性故障引起的電壓異常，判斷與處理較為復雜。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，常出現二次回路異常，此時電壓高低與接地信號是否發出，參考價值不大。尋找排查規律，對電壓異常處理尤為重要。
2。2 根據相電壓不平衡的幅度判斷原因 如系統運行中各變電所都出現嚴重的相電壓不平衡，說明網內已有單相接地或干線部分單相斷線，應迅速調查各電壓監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 結合系統設備的運行變化判斷原因 ①變壓器三相繞組中某相發生異常，輸送不對稱電源電壓。②輸電線路長，導線截面大小不均，阻抗壓降不同，造成各相電壓不平衡。③動力、照明混合共用，其中單相負載多，如：家用電器、電爐、焊機等過于集中于某一相或某二相，造成各相用電負荷分布不均，使供電電壓、電流不平衡。
綜上所述經消弧線圈接地的小電流接地系統（補償系統）在運行中，相電壓不平衡現象時有發生，并因產生的原因不同，不平衡的程度和特點也不盡相同。但總的情況是電網已處在異常狀態下運行，相電壓的升高、降低或缺相，會使電網設備的安全運行和用戶生產受到不同程度的影響。
參考文獻：
[1] 程浩忠，吳浩。電力系統無功與電壓穩定性[M]。中國電力出版社，2004。
[2] 陳珩。電力系統穩態分析[M]（第三版）。中國電力出版社，2007。
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