變電站10kV母線電壓不平衡問(wèn)題及解決措施研究

摘 要：日常的工作中我們會(huì)發(fā)現(xiàn)35kV變電站開(kāi)口三角形電壓較高，10kV母線三相電壓不平衡。三相電壓不平衡無(wú)論是對(duì)電力系統(tǒng)還是用戶都有較大的危害。本文主要從理論計(jì)算結(jié)合變電站實(shí)際運(yùn)行情況就解決35kV變電站10kV母線電壓不平衡問(wèn)題進(jìn)行研究，并提出解決措施。

關(guān)鍵詞：電網(wǎng)；不平衡；電壓；母線

中圖分類號(hào)：TM63 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004-7344（2018）27-0050-02

1 三相電壓不平衡造成的影響

（1）三相電壓不平衡會(huì)引起電力線路損耗增大，三相不平衡越嚴(yán)重，線路損耗就越大，例如，在最大不平衡時(shí)，若一相為1.5I，另兩相分別為0.75I，則電能損耗增加12.5%。

（2）三相電壓不平衡會(huì)增加高壓線路跳閘次數(shù)，降低開(kāi)關(guān)設(shè)備使用壽命。

（3）三相電壓不平衡不僅會(huì)影響電動(dòng)機(jī)的出力，還會(huì)使發(fā)電機(jī)的利用率下降。

（4）三相電壓不平衡還會(huì)引起以負(fù)序分量為啟動(dòng)元件的多種保護(hù)的誤動(dòng)作。

2 引起三相電壓不平衡的原因

（1）三相對(duì)地電容不平衡，尤其是中相電容偏低，造成三相電壓不平衡。

10kV系統(tǒng)屬于中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)，而我們公司的10kV系統(tǒng)全部采用架空線路（僅有個(gè)別線路變電站出線的一小段采用電纜出線），則各相對(duì)地電容不平衡，尤其是中相電容偏低，引起中性點(diǎn)對(duì)地的位移電壓。而電壓互感器的高壓線圈的尾頭是直接接地的，這個(gè)位移電壓引起了三相電壓的不對(duì)稱，并在開(kāi)口三角形回路產(chǎn)生一個(gè)不平衡電壓。表1是根據(jù)某變電站監(jiān)測(cè)到的幾組數(shù)據(jù)。

從表1可以看出系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，中相電壓較低。

（2）系統(tǒng)單相接地時(shí)會(huì)造成三相電壓不平衡。

10kV系統(tǒng)發(fā)生單相接地現(xiàn)象在日常的運(yùn)行工作中很常見(jiàn)，多發(fā)生在潮濕、多雨天氣。主要原因多為樹(shù)害、單相斷線、配電線路上絕緣子單相擊穿、小動(dòng)物危害等。當(dāng)線路發(fā)生單相接地時(shí)會(huì)引起三相電壓的不平衡。單相接地分為金屬性接地和非金屬性接地。當(dāng)配電線路發(fā)生金屬接地時(shí)，故障相電壓為零，非故障相電壓上升為線電壓，升高了1.732倍，且持久不變；當(dāng)配電線路發(fā)生非金屬性接地時(shí)，接地相電壓降低，其他兩相升高但小于線電壓。

（3）當(dāng)線路上發(fā)生斷線故障如一相斷線而未接地，或斷路器、隔離開(kāi)關(guān)一相未接通，高壓絲具一相熔斷都會(huì)造成三相電壓不平衡。以龍泉變143龍泉饋路為例20××年×月×日11時(shí)143龍泉開(kāi)關(guān)過(guò)流III段動(dòng)作，開(kāi)關(guān)跳閘，重合閘動(dòng)作，重合成功。之后2h內(nèi)又連續(xù)跳閘4次，均為該線路過(guò)流III段保護(hù)動(dòng)作，開(kāi)關(guān)跳閘，重合閘動(dòng)作，重合成功。通知龍泉供電所巡查線路，發(fā)現(xiàn)在后段96號(hào)桿分路高壓絲具A相斷開(kāi)。分析原因?yàn)椋阂驗(yàn)?6號(hào)桿高壓絲具A相斷開(kāi)造成三相電壓不平衡，從而使一相電流過(guò)大而引起該線路過(guò)流III段保護(hù)動(dòng)作開(kāi)關(guān)跳閘。

（4）當(dāng)發(fā)生諧振過(guò)電壓會(huì)造成三相電壓不平衡。

當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生諧振過(guò)電壓時(shí)會(huì)出現(xiàn)一相電壓升高兩相對(duì)地電壓降低或者一相電壓降低，兩相對(duì)地電壓升高或者三相電壓同時(shí)或依次輪流升高的現(xiàn)象。特別是當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生分頻諧振時(shí)，在分頻諧振電壓和工頻電壓的作用下，將使電壓互感器鐵芯磁密迅速飽和，勵(lì)磁電流迅速增大，將使電壓互感器繞組嚴(yán)重過(guò)熱而損壞，甚至引起母線故障造成大面積停電。對(duì)于涇陽(yáng)配電網(wǎng)來(lái)說(shuō)隨著大西安的建設(shè)和涇河新城的開(kāi)發(fā)發(fā)展，各類大型企業(yè)迅速入駐，伴隨著涇陽(yáng)沿山石場(chǎng)的開(kāi)采及人民生活水平的提高（各類生活生產(chǎn)電器設(shè)備大量接入），接入配電網(wǎng)的非線性負(fù)荷增加迅猛，這些非線性負(fù)荷可能會(huì)產(chǎn)生諧波以及引起電壓的波動(dòng)，甚至?xí)鹬C振過(guò)電壓。

（5）低壓側(cè)三相負(fù)荷配置不合理會(huì)造成三相電壓不平衡

現(xiàn)實(shí)工作中經(jīng)常存在低壓側(cè)三相負(fù)荷分配不平衡的現(xiàn)象，這樣會(huì)導(dǎo)致負(fù)荷重的一相電壓低，負(fù)荷輕的一相電壓高，三相電壓不平衡。這是因?yàn)闅v年來(lái)在農(nóng)村低壓配電網(wǎng)建設(shè)改造時(shí)，因受地理位置、環(huán)境、用戶分散、資金等原因，農(nóng)村低壓用戶多采用單相電源接入的方式，這就從低壓網(wǎng)架結(jié)構(gòu)上造成了低壓三相不平衡的根本性原因，另一方面隨著近幾年農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，大量的生活、生產(chǎn)類電器走進(jìn)了農(nóng)村的千家萬(wàn)戶，特別是在迎峰過(guò)冬、迎峰過(guò)夏期間或農(nóng)灌季節(jié)，大量的不可控負(fù)荷的無(wú)序徒增，更是加劇了低壓測(cè)的三相不平衡。圖1是后趙配變?cè)谝惶靸?nèi)的三相負(fù)荷不平衡度情況，如圖1所示。

3 減小不平衡電壓的措施

（1）我們可以通過(guò)采用中相補(bǔ)償電容器的方法來(lái)解決正常運(yùn)行時(shí)因中相電容偏低造成的三相電壓不平衡，另外如果變電站采用交錯(cuò)接線或線路合理?yè)Q位的方法也可以解決。（此方法一來(lái)工作上比較麻煩，二來(lái)代價(jià)也高）。

（2）我們要盡量減少線路接地、斷線現(xiàn)象的發(fā)生，可以從以下三個(gè)方面做起，首先把控好基建關(guān)，在線路建設(shè)初期必須嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，從線路的勘測(cè)、設(shè)計(jì)、施工安裝、施工工藝必須嚴(yán)格按照規(guī)程規(guī)定完成，堅(jiān)決杜絕線路帶病投入運(yùn)行，從根本上減少接地、斷線現(xiàn)象的發(fā)生；利用春檢、秋檢扎實(shí)做好線路的消缺、檢修工作，以涇陽(yáng)分公司為例，配網(wǎng)線路多為農(nóng)網(wǎng)線路，10kV線路經(jīng)常會(huì)穿越村莊、田地和樹(shù)林，經(jīng)統(tǒng)計(jì)60%以上的接地事故多由樹(shù)害因起，2017年春檢修期間，我公司投入大量人力、財(cái)力進(jìn)行樹(shù)害清除（砍剪線路兩側(cè)樹(shù)木），全年接地事故明顯降低，同時(shí)加強(qiáng)對(duì)線路和設(shè)備的日常巡視和維護(hù)也是減少接地事故的重要手段；另外對(duì)電力用戶做好宣傳盡量減少外力破壞也是減少接地、斷線事故的重要措施。近年來(lái)我公司在對(duì)外做好宣傳工作的同時(shí)采取加裝防護(hù)措施，在桿身涂刷反光漆、在電纜線路上設(shè)置標(biāo)志信息等手段大量減少了撞桿斷線事件的發(fā)生。

（3）負(fù)荷接入系統(tǒng)時(shí)，要按規(guī)定對(duì)負(fù)荷的性質(zhì)等做出全面詳細(xì)的分析。隨著商業(yè)現(xiàn)代化和電氣化，以及信息、控制等新技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展，我們系統(tǒng)接入的商業(yè)負(fù)荷含有大量的非線性負(fù)荷，例如電子電源模塊、熒光燈以及交流調(diào)速驅(qū)動(dòng)裝置等，這些負(fù)荷都具有高諧波含量，且在所有設(shè)備中都會(huì)出現(xiàn)相當(dāng)高的諧波電流，所以在負(fù)荷接入系統(tǒng)前，我們必須要對(duì)這些負(fù)荷進(jìn)行評(píng)估，并采取措施，負(fù)荷規(guī)定方可接入。

（4）嚴(yán)格執(zhí)行調(diào)度規(guī)程。平時(shí)工作中應(yīng)嚴(yán)密對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，若一旦發(fā)生諧振現(xiàn)象，立即采取正確措施，破壞諧振條件。當(dāng)系統(tǒng)正在進(jìn)行倒閘操作時(shí)發(fā)生諧振現(xiàn)象，如當(dāng)時(shí)系統(tǒng)中只有一組電壓互感器而供電線路的長(zhǎng)度較短時(shí)，可直接投入部分備用線路，以增加分布電容來(lái)破壞諧振條件；當(dāng)系統(tǒng)正在運(yùn)行時(shí)發(fā)生諧振現(xiàn)象，可直接對(duì)10kV線路進(jìn)行拉路，從而破壞諧振條件；總之，通過(guò)改變系統(tǒng)的運(yùn)行方式或接線方式破壞諧振條件從而消除諧振現(xiàn)象。

（5）合理配置低壓側(cè)三相負(fù)荷。對(duì)低壓負(fù)荷要進(jìn)行合理、統(tǒng)一、科學(xué)的規(guī)劃。首先在以后的農(nóng)網(wǎng)低壓改造中逐步用三相電源接入的方式代替單相電源接入的方式，從而從低壓網(wǎng)架結(jié)構(gòu)上解決結(jié)構(gòu)性三相不平衡的問(wèn)題，同時(shí)應(yīng)用新技術(shù)、新設(shè)備，采用配變?nèi)嘭?fù)荷不平衡調(diào)節(jié)裝置EPQ，從而減少中性線電流，降低線路損耗，穩(wěn)定三相電壓，提高供電質(zhì)量，改善用電環(huán)境；另外，加強(qiáng)低壓側(cè)負(fù)荷管理，應(yīng)用現(xiàn)有的負(fù)控采集系統(tǒng)高級(jí)應(yīng)用模塊中的配變?nèi)嗖黄胶鈹?shù)據(jù)采集功能，指導(dǎo)低壓運(yùn)維人員及時(shí)調(diào)整負(fù)荷，從而達(dá)到低壓側(cè)三相負(fù)荷平衡的目的。

4 結(jié)束語(yǔ)

在實(shí)際電網(wǎng)運(yùn)行中確實(shí)存在著母線三相不平衡的現(xiàn)象，它的存在對(duì)變壓器、用電設(shè)備以及線損都造成了影響，分析研究并采取措施解決母線三相不平衡對(duì)提高電能質(zhì)量提升用戶滿意度具有較大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

參考文獻(xiàn)

[1]王清亮.單相接地故障分析.中國(guó)電力出版社.

[2]魯鐵成.電力系統(tǒng)過(guò)電壓.水利水電出版社.

[3]舒廉甫.發(fā)電廠變電站過(guò)電壓保護(hù)及接地.中國(guó)電力出版社.

收稿日期：2018-8-12

作者簡(jiǎn)介：王 瑩（1981-），女，漢族，陜西咸陽(yáng)涇陽(yáng)人，工程師，本科，主要從事配網(wǎng)運(yùn)行工作。

朱新剛（1977-），男，漢族，陜西咸陽(yáng)涇陽(yáng)人，助理工程師，本科，主要從事生產(chǎn)運(yùn)行工作。

張 鵬（1976-），女，漢族，陜西咸陽(yáng)涇陽(yáng)人，助理工程師，大專，主要從事電力營(yíng)銷工作。