三相系统不平衡补偿的研究(图文)
三相不平衡的原因、危害以及解决措施!
• 总之，在进行比例调节系数额设置时，需 要同时考虑功率因数的限制条件以及过补 偿限制的条件。
改进配电网三相不平衡的技术
• 3、增设对三相负荷的检测调整
• 定期开设对三相负荷的检测工作也是非常必要 的。在对三相符合的合理分配以及控制后，相 关部门应当开设检测工作。
三相不平衡的危害
• 1、增加线路的电能损耗 • 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。
• 当低压电网以三相四线制供电时，由于有单相 负载存在，造成三相负载不平衡在所难免。
• 当三相负载不平衡运行时，中性线即有电流通 过。这样不但相线有损耗，而且中性线也产生 损耗，从而增加了电网线路的损耗。
三相不平衡的危害
• 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，即极易引发配变发热，严重时甚至会 造成配变烧损。
• 一是需要注意到电流的治理应当有两个内容，一个 是补偿功率因数，一个是调节三相电流不平衡，这 两者共同确定了补偿所需要的无功功率。
• 第二点，在实际的工程施工时，应当采用全容性的 治理方式，与电感补偿相区分，避免出现严重过补 偿的情况。
改进配电网三相不平衡的技术
• 第三点是需要考虑到负荷是会随着时间的 变化而变化的，基于这种特性，补偿量也 应该根据负荷的变化进行适当的调整。
三相不平衡补偿和谐波补偿
三相不平衡补偿和谐波补偿1.引言1.1 概述三相电力系统是工业和家庭供电中最常用的电力系统之一，其稳定运行是保证电力质量和供电可靠性的关键。
然而，在实际运行中，三相电力系统常常面临不平衡和谐波问题。
不平衡是指三相电源中电压、电流或负载之间的不平衡分布。
三相不平衡会引起电网负荷失衡、电流不对称和功率的浪费，进而导致电力设备的过度负荷和寿命下降。
而谐波则是指电源输出电压或电流中包含非基波频率的波形分量，其产生主要源于非线性电气负载。
谐波问题不仅会导致电网电压失真，还会产生电磁干扰、损坏设备和影响电力系统的稳定性。
因此，针对三相不平衡和谐波问题的补偿已成为电力系统研究的热点之一。
三相不平衡补偿旨在通过调整电压或电流的相位和幅值，减少不平衡引起的功率损耗和设备寿命下降。
谐波补偿则是通过在电力系统中接入谐波滤波器或使用谐波抑制技术，减少谐波波形分量，提高电网电压质量和设备的工作可靠性。
本文将首先介绍三相不平衡补偿的定义和影响，包括三相电压和电流的不平衡度量方法以及不平衡电流引起的各种问题。
随后，将详细探讨三相不平衡补偿的原理和方法，包括基于电压源和电流源的补偿策略。
接着，将对谐波问题的定义和影响进行讨论，包括谐波电压和电流的含义以及谐波对电力系统的影响。
最后，将详细介绍谐波补偿的原理和方法，包括谐波滤波器的设计和使用。
通过本文的阐述，读者将能够全面了解三相不平衡和谐波问题的本质和影响，并学习到如何进行有效的补偿措施，以提高电力系统的运行质量和可靠性。
另外，本文还将重点强调三相不平衡补偿和谐波补偿的重要性，并探讨其在实际应用中的效果和前景。
1.2 文章结构文章结构部分内容：本文将从三相不平衡补偿和谐波补偿两个方面展开讨论。
首先，在正文部分将详细介绍三相不平衡补偿的定义和影响，以及其原理和方法。
其次，将探讨谐波问题的定义和影响，并介绍谐波补偿的原理和方法。
最后，在结论部分将强调三相不平衡补偿的重要性，并评述谐波补偿的效果和应用。
三相不平衡治理方案
三相不平衡治理方案1. 引言三相不平衡是电力系统中常见的问题之一。
它指的是三相电压或电流中存在不均衡的情况，导致电力系统的稳定性下降和设备运行问题的产生。
本文将讨论三相不平衡的原因，以及如何进行治理以提高电力系统的性能和可靠性。
2. 三相不平衡的原因三相不平衡的原因可以归结为以下几个方面：2.1 非线性负载非线性负载是引起三相不平衡的主要原因之一。
当系统接入非线性负载时，其电流波形会失去正弦特性，导致负载在不同相上的功率因数不同，从而造成三相不平衡。
2.2 不合理的负载分布在电力系统中，如果负载在三相之间的分布不均衡，则会引起三相不平衡。
例如，如果系统中的负载过于集中在一相上，那么该相的电流将会大于其他相，导致三相不平衡。
2.3 电压不平衡当系统中的电压不平衡时，例如在电源侧或输电线路上出现故障，将会引起三相不平衡。
这可能是由于电压过高、过低或相位差不一致引起的。
3. 三相不平衡的影响三相不平衡对电力系统产生以下影响：3.1 功率损失三相不平衡会导致三相电流不同，进而使系统中的额定功率减小。
这意味着在给定负载下，三相不平衡会增加单位功率的电能消耗。
3.2 设备损坏三相不平衡会使设备在运行中承受不平衡的电流或电压，导致设备的寿命缩短或损坏。
例如，电动机在不平衡的电流作用下会出现振动、过热和轴向力不均等问题。
3.3 系统不稳定三相不平衡会导致系统中的不均衡力矩，进而影响系统的稳定性。
这可能导致设备的过载和跳闸，从而干扰系统的正常运行。
4. 三相不平衡治理方案4.1 负载均衡合理的负载均衡是治理三相不平衡的重要措施之一。
通过调整和优化负载的分布，使得各相负载相对均衡，可以降低三相不平衡的程度。
可以采用智能电能监测系统对各个负载进行实时监测和控制，以实现负载均衡。
4.2 电流平衡通过控制系统中的电流，可以达到对三相不平衡的治理。
对于业务与生产环境中常见的非线性负载，可以采用适当的控制技术，如谐波滤波器、无功补偿设备等，来控制电流的不平衡程度。
电网的无功及三相不平衡综合补偿研究
电网的无功及三相不平衡综合补偿研究李心广1,2赖声礼1秦华标1徐向民1( 1．华南理工大学电子与信息学院，广东省广州市510641；2．广州大学理学院物理与电子信息系，广东省广州市510405 )摘要：电力系统无功功率补偿不足会引起功率因数下降，而三相功率不平衡则会影响到用电设备的安全。
此问题在不十分严重的情况下未引起人们足够的重视。
基于无功补偿的原理，作者提出了一种新的综合补偿方法，在用它补偿无功功率的同时，三相不平衡也得到了改善。
仿真结果和实际运行表明，此方法是有效的。
此外，还介绍了一种对补偿电容器的人工神经网络控制方法。
关键词：功率因数三相不平衡综合补偿1 引言由于感性负载的存在，使电网中电流与电压不同相，在感性负载所需的无功功率不能得到合理补偿时，就会造成功率因数低下。
这早已为人们所关注，并且制造了各种补偿装置对其进行补偿。
但电网中三相不平衡问题的补偿却未引起人们足够的重视。
电网中的三相不平衡会引起旋转电机的附加发热，导致以负序分量为起动分量的多种保护装置发生误动作，同时会缩短许多用电设备的使用寿命，因此应对电网中三相不平衡进行补偿。
固然可通过合理的设计使电网中的负荷达到基本平衡，但很多场合难于达到完全一致，有时不平衡现象甚至很严重。
虽然人们可通过“拉负荷”来实现平衡，很明显这不是最好的方法，本文讨论在变压器功率允许范围内，采用计算机技术，通过检测电网参数，使用电力电容器作为执行器件，在进行无功补偿的同时实行三相不平衡补偿。
2 三相不平衡与无功综合补偿的原理2.1 三相平衡化的原理图1(a)所示为单相电阻负荷R。
这是一个功率因数为1，三相不平衡的系统。
而在图1(b)中bc，ca二相分别加接电抗为jwL=j R电感和电抗为的电容，二者产生谐振可构成平衡的三相系统。
等，相互相位差为120°。
故经由上述平衡化电路可将不平衡的三相系统变换成平衡的三相系统。
2.2 理想补偿导纳网络假设电源电压是平衡的，负荷用图3(a)的三角形连接网络表示。
三相不平衡治理-20180409
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=1OOA, 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=15OA ，则；总损耗=50 2Z+100 2Z+1502Z=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 ，则；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。
三相不平衡负载补偿的原理
三相不平衡负载补偿的原理为实现三相负荷平衡，必须采用无功功率连续可调的无功补偿装置SVC 。
采用TSC+TCR 型式SVC ，它通过改变TCR 导通角。
和TSC 投切组别，使SVC 的电纳连续可调。
针对该SVC 提出了新的控制策略，应用它，SVC 可完全补偿三相不平衡负荷，使输电线路上只有三相平衡的有功电流。
同时，负荷点的电压也得以平衡，确保了供电点的电压质量。
为了说明三相不平衡负荷的补偿原理，首先使用对称分量法对不对称负荷进行分析。
如图4.14所示，不对称的三角形连接负荷由三相对称的正序电压供电，由1台SVC 对其进行补偿，SVC 的各相电纳可独立调节。
对于中性点不接地的星形连接负荷可通过Y △变换表示成三角形连接负荷，再进行分析。
图4.14由平衡的三项正序电压所导致的供电不平衡的负荷以A 相对中性点的电压U A 为参考向量，那么A ，B ，C 三相的相电压可表示为⎪⎩⎪⎨⎧===U U U U UU CB A αα2(4-31)式中： 2321120j e f +-== α (4-32)线电压为；⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡---=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡---=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡U U U U U U U U U C B A CA BC AB )1()()1(11001110122αααα (4-33)三角形接线中每支路的负荷电流是：⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡CA BC AB CA BC ABCA BC AB U U U Y Y Y I I I 111000000(4-34)而线电流为：⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡-⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡---=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡---=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡CA BC AB CA BC ABCA BC AB C B A U U U Y Y Y I I I I I I 111000010110011101110011101(4-35)化简后得：U Y Y Y Y Y Y I I I BC CA AB BC CAAB C B A ⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡---------=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡)()1()1()()1()1(2112121121αααααααα(4-36)当选择A 相作为基准相时，三相线电流与其对称分量之间的关系为：⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡C B A A A A I I I I I I 111113122021αεαα(4-37)式(4-36)中含有因子31，这是为了使对称分量变换矩阵成为酉矩阵，保证变换后功率不变。
三相电压不平衡的区分判断方法和解决办法
三相电压不平衡的区分判断方法和解决办法设备交流请加微信：157****9598申请格式：地区+业务类型引起三相电压不平衡的原因有多种，如：单相接地、断线谐振等，运行管理人员只有将其正确区分开来，才能快速处理。
一、断线故障如果一相断线但未接地，或断路器、隔离开关一相未接通，电压互感器保险丝熔断均造成三相参数不对称。
上一电压等级线路一相断线时，下一电压等级的电压表现为三个相电压都降低，其中一相较低，另两相较高但二者电压值接近。
本级线路断线时，断线相电压为零，未断线相电压仍为相电压。
二、接地故障当线路一相断线并单相接地时，虽引起三相电压不平衡，但接地后电压值不改变。
单相接地分为金属性接地和非金属性接地两种。
金属性接地，故障相电压为零或接近零，非故障相电压升高1.732倍，且持久不变；非金属性接地，接地相电压不为零而是降低为某一数值，其他两相升高不到1.732倍。
谐振原因随着工业的飞速发展，非线性电力负荷大量增加，某些负荷不仅产生谐波，还引起供电电压波动与闪变，甚至引起三相电压不平衡。
谐振引起三相电压不平衡有两种一种是基频谐振，特征类似于单相接地，即一相电压降低，另两相电压升高，查找故障原因时不易找到故障点，此时可检查特殊用户，若不是接地原因，可能就是谐振引起的。
另一种是分频谐振或高频谐振，特征是三相电压同时升高。
另外，还要注意，空投母线切除部分线路或单相接地故障消失时，如出现接地信号，且一相、两相或三相电压超过线电压，电压表指针打到头，并同时缓慢移动，或三相电压轮流升高超过线电压，遇到这种情况，一般均属谐振引起。
三相不平衡的危害和影响对变压器的危害。
在生产、生活用电中，三相负载不平衡时，使变压器处于不对称运行状态。
造成变压器的损耗增大(包括空载损耗和负载损耗)。
根据变压器运行规程规定，在运行中的变压器中性线电流不得超过变压器低压侧额定电流的25%。
此外，三相负载不平衡运行会造成变压器零序电流过大，局部金属件升温增高，甚至会导致变压器烧毁。
三相系统的平衡与不平衡探讨
三相系统的平衡与不平衡探讨在日常生活中，三相电随处可见，远处的高压线，路边的配电箱，这些都与我们联系紧密，但很多朋友对此却很陌生，什么是三相电?什么是不平衡？本文将进行解答。
1.1 三相系统三相系统其实是三相电力系统，由三相电源、三相负载和三相输电线路三部分组成。
除了三相电，我们还会听到单相电，单相电用来为民用和办公电器等小功率设备供电，而三相交流(a.c.)系统则广泛用于配电及直接为功率更高的设备提供电力。
三相交流电与单相电相比，发电方面可提高功率50%；输电方面节省钢材25%；配电方面更经济且便于接入负载；运输时则成本低、运行可靠、维护方便。
这些优点也使三相电路在动力方面获得了广泛应用，是目前电力系统采用的主要供电方式。
下面我们就看一下常常听说的三相电平衡是什么样子。
图11.2 三相平衡与三相不平衡三相平衡就是三相电压源必须是正弦波，且频率相同，幅度相同，相位互差120度；三相的负荷阻抗相同且均为线性阻抗，三相的电流也都是正弦波，且频率相同，幅度相同，相位互差120度。
但是呢，绝对的三相平衡其实是不存在的，每一个三相系统都会或多或少的带有三相不平衡。
这个时候也就引申出另一个名词，三相不平衡。
图2三相不平衡与三相平衡相反，是指在电力系统中三相电流（或电压）幅值不一致，且幅值差超过规定范围。
根据目前的研究，三相不平衡带来的危害主要有一下几点：1．增加线路的电能损耗。
2．增加配电变压器的电能损耗。
3．配变出力减少。
4．配变产生零序电流。
5．影响用电设备的安全运行。
6．用电设备效率降低。
这个危害很抽象？没关系，我们通过几个图片来具象一下。
图31.3 三相不平衡的测量与显示三相不平衡带来的危害如此严重，所以在电力及用电设备的三相不平衡的检测就显得十分重要。
常规的三相不平衡检测方法有很多，例如：1、测电压就可以用普通万用表，打到交流相应的档位，分别测量AB\BC\AC，比较三个方向的值；2、测电流也可以用钳式的电流表，同理分别测量三相电和零线的电流；目前测量电力或者用电设备的仪器都带有三相不平衡的测量功能，通常的显示方式就是矢量图。
配电网三相不平衡问题的分析与研究
配电网三相不平衡问题的分析与研究摘要：在三相交流系统中，若三相电压或电流在幅值上不同或相位差不是120°，或兼而有之，则称此系统为不平衡(或不对称)系统。
我国低压配电网主要采用三相四线制配电方式，低压配电变压器多为Y，yn0接线。
在低压配电网中，由于存在大量单相负荷和负荷用电的随机性，三相不平衡运行是不可避免的。
随着负荷种类、用电量的增加，以及单相负荷、非线性负荷和冲击性负荷比例的增大，配电侧三相不平衡问题愈发严重，已成为配电网运行中亟待解决的突出问题。
配电网若长期处于三相不平衡运行将给配电网经济运行和安全稳定运行带来不小的负面影响。
关键词：配电网；三相不平衡；研究1 引言随着科学技术以及经济的发展，人们对于电需求量逐渐增大，对于电能质量要求也越来越高。
实际运行中电能质量会对电气设备安全以及电网等产生直接的影响，关系到人们生活秩序好坏、企业产品质量以及经济运行。
在用电方面三相不平衡问题经常出现，是评价电能质量的主要指标。
只有保证配电网三相平衡，才能减少耗能、降损降价。
2 三相不平衡对电气设备的危害分析1）三相负载不平衡运行会造成配电变压器零序电流过大，局部金属件温升增高。
我国的6~10kV配电变压器大都采用Y/Yo。
联结，低压配电网格采用三相四线制。
在三相负载不平衡运行下的变压器，必然会产生零序电流。
由于变压器内部零序电流的存在就会在铁芯中产生零序磁通，这些零序磁通就会在变压器的油箱壁或其他金属构件中构成回路。
但配电变压器设计时是不考虑这些金属构件为导磁部件，所以由此引起的磁滞和涡流损耗往往会造成这些部件发热，致使变压器局部金属件温度升高，严重时将导致变压器运行事故。
2）危及配电变压器的安全和寿命，零序电流在配电变压器中引起的涡流损耗，将使得配电变压器运行温度升高，危及配电变压器的安全和寿命。
在实际工作中，负荷不平衡往往还伴随着一、两相过负荷，这样很有可能烧坏配电变压器。
本文了解到这样一起事故:一台100kVA的农用配电变压器，因大量的单相抽水，水泵集中于一相且过负荷，造成变压器烧坏。
三相PWM整流器研究_图文(精)
毕业设计（论文）题目 PWM整流器的设计学院（系）：专业班级：学生姓名：指导教师：学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。
除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包括任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。
本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。
作者签名：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保障、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关学位论文管理部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。
本人授权省级优秀学士论文评选机构将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。
本学位论文属于1、保密囗，在10年解密后适用本授权书2、不保密囗。
（请在以上相应方框内打“√”）作者签名：年月日导师签名：年月日本科生毕业设计(论文任务书学生姓名：专业班级：指导教师工作单位设计(论文题目: PWM整流器的设计设计（论文）主要内容：熟悉整流的原理，对整流技术进行综述、比较，并设计出整流器硬件电路和软件程序。
要求完成的主要任务:（1）外文资料翻译不少于20000印刷符；（2）查阅相关文献资料（中文15篇，英文3篇）；（3）掌握整流的原理；（4）撰写开题报告；（5）熟悉整流技术国内外的研究现状、目的意义；（6）对整流技术进行综述、比较；（7）计出整流器硬件电路和软件程序。
；（8）绘制的电气图纸符合国标；（9）撰写的毕业设计（论文）不少于10000汉字。
必读参考书：[1] 王兆安，黄俊.电力电子技术.第4版.北京：机械工业大学出版社，2007[2] 杨荫福，段善旭，朝泽云.电力电子装置及系统.北京：清华大学出版社，2006[3]张崇巍，张兴.PWM整流器及其控制.北京：机械工业大学出版社，2003指导教师签名系主任签名院长签名(章本科学生毕业设计（论文）开题报告20世纪90年代发展起来的智能型功率模块(IPM开创了功率半导体开关器件新的发展方向。
三相不平衡的原因 危害以及解决措施!
三相不平衡是电能质量的一个重要指标,尽管影响电力系统的因素有特别多,但正常性不平衡的情况大多是因为三相元件、线路参数或负荷不对称。
由于三相负荷的因素是不一定的,因此供电点的三相电压和电流极易出现不平衡的现象,损耗线路。
不仅如此,其对供电点上的电动机也会造成不利的影响,危害电动机的正常运行、配电网三相不平衡的原因1、三相负荷的不合理分配。
特别多的装表接电的工作人员并没有专业的关于三相负荷平衡的知识概念,因此在接电的时候并没有注意到要控制三相负荷平衡,只是盲目和随意的进行电路的接电荷装表,这在特别大程度上造成了三相负荷的不平衡。
其次,我国的大多数电路都是动力和照明混为一体的,因此在使用单相的用电设备时,用电的效率就会降低,如此的差异进一步加剧了配电变压器三相负荷的不平衡状况。
２、用电负荷的不断变化。
造成用电负荷不稳定的原因包括了地ＩI经常出现的拆迁,移表或者用电用户的增加;临时用电和季节性用电的不稳定性。
如此在总量上和时间上的不确定和不集中性使得用电的负荷也不得不跟随实际情况而变化、３、关于配变负荷的监视力度的削弱。
在配电网的管理上,经常会忽略三相负荷分配中的管理问题。
在配电网的检测上,对配电变压器的三相负荷也没有进行定期的检测和调整、除此之外,还有特别多因素造成了三相不平衡的现象,例如线路的影响以及三相负荷矩的不相等等。
三相不平衡的危害１、增加线路的电能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。
当低压电网以三相四线制供电时,由于有单相负载存在,造成三相负载不平衡在所难免、当三相负载不平衡运行时,中性线即有电流通过、如此不但相线有损耗,而且中性线也产生损耗,从而增加了电网线路的损耗。
2、增加配电变压器的电能损耗配电变压器是低压电网的供电主设备,当其在三相负载不平衡工况下运行时,将会造成配变损耗的增加。
因为配变的功率损耗是随负载的不平衡度而变化的。
第8章电力系统三相不平衡及其改善措施ppt课件
为减少平稳负荷的测量次数: 日波动性小:应与实测值的5次邻近数值的算术平均值对比 日波动性大:应与实测值的95%概率大值
为减少偶然性波动的影响: 对于离散采样,每次测量按3s均方根取值。
ε
1 m
m
ε
2 k
k 1
.
2. 测量仪
(1)负序滤过器测量仪 在110kV及以上系统〔精度要求不高〕广泛应用 结构简单，单精度不太高 影响因素：元件参数的匹配 1〕环境温度，元件老化 2〕高次谐波，频率偏差 措施： （1〕采用高级材料和精密元件 （2〕温度补偿措施
30min越限累积；（5〕存储、打印以前；（6〕不平衡度
越限报警。
.
.
8.3 三相不平衡的危害和改善措施
8.3.1 三相不平衡产生原因
（1〕事故性不平衡 不对称故障：单相接地、两相接地短路、两相短路 （2〕非事故性不平衡 发电机、变压器：对称 线路：三相阻抗不等，中低压短线路可能不对称 负荷：三相负荷可能不对称，尤其是单相大容量负荷〔电气 化铁路、电弧炉、电焊机）
.
（4〕在两相之间并联电容 电容的大小和连接位置取决于各相的等值负序电流的大小 和相位 （5〕引入附加电动势 此附加电动势的大小应抵消负序电压 如：利用可调节抽头的变压器
.
计算
εU
SL Sd
100%
SL为单相负荷容量
.
8.2 三相不平衡的国家标准和测量
8.2.1 我国标准：
GB/T 15543—2019电能质量 三相电压允许不平衡度 ∙PCC〔公共连接点） ： 正常运行：2%；短时：4% ∙ 接于PCC的用户： 引起该点正常电压不平衡度允许值一般为1.3%
.
8.2.2 三相不平衡的测量
三相不平衡
电能质量三相电压不平衡GB/T15543-2008三相不平衡问题起因三相电压不平衡主要由负荷不平衡、系统三相阻抗不对称以及消弧线圈不正确调谐等因素引起。
1．供电环节元件三相参数不对称线路的不平衡2．用电环节元件三相参数不对称三相负荷不对两个最重要的干扰负荷：电气化铁路、交流电弧炉3．不对称故障不对称短路故障：单相接地故障、相间故障、两相接地故障非全相运行工况：单相断线、两相断线中心点不直接接地系统的单相接地故障和非全相运行允许运行较长的一段时间三相不平衡产生的危害三相不平衡时电压、电流中的负序分量和/或零序分量对电气设备危害：1．同步发电机：增加转子损耗，造成转子温升的提高，严重时可能出现局部温升过高而损坏设备；引起转子转轴以及定子机座二倍频振动。
2．感应电动机：负序电流产生制动转矩，使电机的最大转矩和输出功率下降。
正反磁场的相互作用，产生脉冲转矩，引起电机振动。
由于电动机的负序阻抗小，过大的负序电流使电动机定子、转子的铜耗增加，使电动机过热并导致绝缘老化过程加快。
3．变压器：负载不平衡运行时，变压器容量不能充分利用或造成局部过热。
磁路的不平衡，大量的漏磁通经箱壁使其发热。
三相不平衡产生的危害4．换流装置：触发角不对称，产生非特征谐波。
随电压不平衡程度的增加，非特征谐波电流也加大，导致换流装置的滤波成本增加。
5．继电保护和自动装置：导致作用于负序电流的保护和自动装置误动作而威胁电力系统安全。
另外还可能降低负序启动元件反应于电网故障的灵敏度，危及其在真实故障时动作的可靠性。
6．线路：负、零序电流会产生附加损耗，增大线损，同时使输电线路电压损失增加，另外还增大对通讯系统的干扰，影响正常通讯质量。
7．计算机等电子设备：在低压三相四线制配电系统中，三相不平衡引起中线上出现不平衡电流而使零电位漂移，产生影响计算机等电子设备的电噪声干扰，甚至使得设备无法正常工作。
标准修订条文说明标准适用范围不平衡度限值不平衡度测量、统计周期和取值测量准确度用户引起的电压不平衡度允许值换算 公共连接点不平衡度的计算标准适用范围95版标准适用范围：本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。
配电网三相不平衡负载的无功补偿技术分析
分析Technology AnalysisI G I T C W 技术112DIGITCW2020.08电力技术发展促进电网推广应用，电网相关功能不断增加、完善的同时，其也出现配电网非线性符负荷持续增加态势，导致电网三相负载不平衡状况出现，势必对电网电能质量造成严重影响[1]。
而采用电网无功补偿技术，则可有效改善此囧态，可改善三相不平衡状况，优化电网功率因数。
因此，下文就对配电网三相不平衡负载下的无功补偿技术进行详细分析，旨在为进一步提高电网经济效益，促进我国电力行业持续发展提供有力参考。
1 三相负荷平衡化理论概述当下配电网配电变压器大多都为三相变压器，变压器出口的三相负荷需保证对称。
但是在实际低压配电网中有大量的单相负荷，且受单相负荷不均匀分布及投入时间不同，将导致三相不平衡影响低压电网维护运行。
平衡三相系统总功率为恒定，且其不受时间影响。
不平衡的三相系统其总功率则处于平均值上下脉动。
故在将不平衡三相系统换为平衡三相系统时，变换设备应设置好可以暂时储存电磁能量的电感线圈及电容器元件。
对于不对称的三相系统，可在不同相间并联适当补偿导纳，确保不平衡的三相负荷编程平衡三相负荷，且并不会影响电源及负荷有功功率交换。
相间负荷不平衡的平衡化理论支持下，可导出一般不平衡三相负荷平衡原理：首先，将无中性线星型接线转为三角型接线方式，在转化之后以导纳模型处理好负荷及补偿器。
当下，配电网无功补偿技术已经经过长时间革新完善，现有无功补偿装置较多，如调相机、并联电容器、并联电抗器、SVG 等。
其中，调相机向电网输送无功功率，运行存在过励磁状态，短期也可能在欠励磁状态下运行。
调相机通过改变励磁电流，控制无功功率输出大小，其过负荷能力突出。
但是调相机也有自身缺点，励磁电流过大将会对设备运行造成严重损耗，且会导致成本投入大大增加。
并联电容器通过将电容器串、并联到电网内部，可有效改善电网网络结构，理论上采取并联电容器也可实现不同电压等级的无提供补偿，属于现代城市配电网常用无功补偿方式。
三相电不平衡的分析和解决方法
三相电不平衡的分析和解决方法引起三相电压不平衡的原因有多种，如：单相接地、断线谐振等，运行管理人员只有将其正确区分开来，才能快速处理。
一、断线故障如果一相断线但未接地，或断路器、隔离开关一相未接通，电压互感器保险丝熔断均造成三相参数不对称。
上一电压等级线路一相断线时，下一电压等级的电压表现为三个相电压都降低，其中一相较低，另两相较高但二者电压值接近。
本级线路断线时，断线相电压为零，未断线相电压仍为相电压。
二、接地故障当线路一相断线并单相接地时，虽引起三相电压不平衡，但接地后电压值不改变。
单相接地分为金属性接地和非金属性接地两种。
金属性接地，故障相电压为零或接近零，非故障相电压升高1.732倍，且持久不变；非金属性接地，接地相电压不为零而是降低为某一数值，其他两相升高不到1.732倍。
三、谐振原因随着工业的飞速发展，非线性电力负荷大量增加，某些负荷不仅产生谐波，还引起供电电压波动与闪变，甚至引起三相电压不平衡。
谐振引起三相电压不平衡有两种：一种是基频谐振，特征类似于单相接地，即一相电压降低，另两相电压升高，查找故障原因时不易找到故障点，此时可检查特殊用户，若不是接地原因，可能就是谐振引起的。
另一种是分频谐振或高频谐振，特征是三相电压同时升高。
另外，还要注意，空投母线切除部分线路或单相接地故障消失时，如出现接地信号，且一相、两相或三相电压超过线电压，电压表指针打到头，并同时缓慢移动，或三相电压轮流升高超过线电压，遇到这种情况，一般均属谐振引起。
三相不平衡的危害和影响：（1）对变压器的危害在生产、生活用电中，三相负载不平衡时，使变压器处于不对称运行状态。
造成变压器的损耗增大(包括空载损耗和负载损耗)。
根据变压器运行规程规定，在运行中的变压器中性线电流不得超过变压器低压侧额定电流的25%。
此外，三相负载不平衡运行会造成变压器零序电流过大，局部金属件升温增高，甚至会导致变压器烧毁。
（2）对用电设备的影响三相电压不平衡的发生将导致达到数倍电流不平衡的发生。
三相电源不平衡度
三相电源不平衡度三相电源是主板上的电源路数，也就是常常说的几相供电。
它是电能的一种输送形式，简称为三相电。
三相交流电源由三个频率相同、振幅相等、相位依次互差120°的交流电势组成。
三相电源的用途很多，工业中大部分的交流用电设备，例如电动机，都采用三相交流电。
三相电源较单相交流电有很多优点，它在发电、输配电以及电能转换成机械能等方面都有明显的优越性。
例如，一相大约能提供30A～80A的电流，两相就能提供60A～160A的电流，更多的电流则可以通过三相提供。
这使得三相电源可以为大型设备、机器和工具提供所需的高功率。
在日常生活中，多使用单相电源，也称为照明电。
当采用照明电供电时，使用三相电其中的一相给用电设备供电，例如家用电器，而另外一根线是三相四线制中的第四根线，也就是其中的零线，该零线可从三相电的中性点引出。
三相电源的工作原理基于法拉第电磁感应定律和发电机理论，主要由三个单相环境发生器组成，每个环形生成器都由定子和转子组成。
当转子旋转时，会在定子上产生电动势，最终形成交流电流输出到负载中。
总的来说，三相电源是一种高效、稳定的电能输送方式，广泛应用于各种环境和领域。
三相不平衡度是指在电力系统中三相电流（或电压）幅值不一致，且幅值差超过规定范围的程度。
它是电能质量的一个重要指标，用于衡量三相电源中各相之间电流或电压的不平衡程度。
三相不平衡可能由多种因素引起，包括三相元器件参数不对称、线路参数不对称、负荷不对称等。
在正常的电力系统中，三相电压或电流应该是平衡的，即各相具有相同的幅值和相位差。
然而，实际的三相系统总是存在不同程度的不平衡现象。
三相不平衡会对电力系统产生一系列不利影响。
首先，它会导致线路损耗增加，因为不平衡的电流会在线路中产生额外的损耗。
其次，三相不平衡还会导致变压器的损耗增大，包括空载损耗和负载损耗。
此外，三相不平衡还可能引起电动机的温度升高、效率下降、能耗增加等问题。
在严重的情况下，三相不平衡甚至会导致设备损坏或系统崩溃。
三相系统不平衡补偿的研究(图文)
三相系统不平衡补偿的研究1.国内外三相平衡系统研究现状1.1人工方面：(1) 完善基础资料：每年组织专人在春季绘制一次配电变压器网络图和负荷分配图, 把每个台区供出的各相上的用电户名、户数、电能表的型号等有关数据绘制成方便易查看的表格, 平时经常检查有无遗漏或新增用户,结合负荷变化情况及时更新。
(2) 加强测试：给专人配备钳形表,每月至少进行一次负荷测试,对配电变压器负荷状况做到心中有数,为调整配电变压器负荷提供准确可靠的数据。
利用检修停电时间调整负荷。
(3) 加强用电管理：对临时用电，季节性用电，管理人员必须熟悉情况，如安装地点、用电量的变化情况等, 根据情况及时做好负荷调整工作。
新增单相设备申请用电, 做好负荷的功率分配, 进行合理搭接, 尽可能均匀分配到三相电路上。
注意大的三相四线制用户内部三相负荷平衡问题, 协助他们调整本单位三相负荷。
(4) 调整三相负荷做到“ 四平衡”：四平衡既计量点平衡、各支路平衡、主干线平衡和变压器低压出口侧平衡, 重点是计量点和各支路平衡, 可把用户平均用电量作为调整依据, 把用电量大致相同的作为一类, 分别均匀调整到三相上。
由于三相同时引人负荷点比单相引入负荷点时损耗显著减少, 为了取得三相负载的对称, 应将三相线路同时引入负荷点, 尽量扩大三相四线制的配电区域, 减少单相供电干线长度, 接户线应尽量由同一电杆上分别从三相引下, 且三组单相接户线的负载应尽量平衡。
1.2新兴技术方面：（1）三相自动平衡器用于380 V 配电网中的平衡器的工作原理如下图所示，电流采样器采集配电网三相电流，通过模/数转换器将模拟信号转换为数字信号，经接口电路送至单片机进行比较，发出指令，输出放大后启动开关控制电路，将大电流相中一部分负载切换到小电流相，以降低（Pmax-Pmin），使三相电流不平衡度满足要求，实现三相相对平衡。
当三相负载的变化未超过允许值时，平衡器不予调整，维持现状，以避免频繁切换。
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三相系统不平衡补偿的研究
1.国内外三相平衡系统研究现状
1.1人工方面：
(1) 完善基础资料：每年组织专人在春季绘制一次配电变压器网络图和负荷分配图, 把每个台区供出的各相上的用电户名、户数、电能表的型号等有关数据绘制成方便易查看的表格, 平时经常检查有无遗漏或新增用户,结合负荷变化情况及时更新。
(2) 加强测试：给专人配备钳形表,每月至少进行一次负荷测试,对配电变压器负荷状况做到心中有数,为调整配电变压器负荷提供准确可靠的数据。
利用检修停电时间调整负荷。
(3) 加强用电管理：对临时用电，季节性用电，管理人员必须熟悉情况，如安装地点、用电量的变化情况等, 根据情况及时做好负荷调整工作。
新增单相设备申请用电, 做好负荷的功率分配, 进行合理搭接, 尽可能均匀分配到三相电路上。
注意大的三相四线制用户内部三相负荷平衡问题, 协助他们调整本单位三相负荷。
(4) 调整三相负荷做到“ 四平衡”：四平衡既计量点平衡、各支路平衡、主干线平衡和变压器低压出口侧平衡, 重点是计量点和各支路平衡, 可把用户平均用电量作为调整依据, 把用电量大致相同的作为一类, 分别均匀调整到三相上。
由于三相同时引人负荷点比单相引入负荷点时损耗显著减少, 为了取得三相负载的对称, 应将三相线路同时引入负荷点, 尽
量扩大三相四线制的配电区域, 减少单相供电干线长度, 接户线应尽量由同一电杆上分别
从三相引下, 且三组单相接户线的负载应尽量平衡。
1.2新兴技术方面：
（1）三相自动平衡器
用于380 V 配电网中的平衡器的工作原理如下图所示，电流采样器采集配电网三相电流，通过模/数转换器将模拟信号转换为数字信号，经接口电路送至单片机进行比较，发出指令，输出放大后启动开关控制电路，将大电流相中一部分负载切换到小电流相，以降低（Pmax-Pmin），使三相电流不平衡度满足要求，实现三相相对平衡。
当三相负载的变化未超过允许值时，平衡器不予调整，维持现状，以避免频繁切换。
图1 三相自动平衡器的工作原理框图
（2）早期无功补偿装置
早期的无功补偿装置主要是无源装置，方法是在系统母线上并联或者在线路中串联一定容量的电容器或者电抗器，它主要包括同步调相机和静电电容器。
同步调相机又称同步补偿器，是早期无功补偿装置的典型代表。
它不仅能补偿固定的无功功率，对变化的无功功率也能进行动态补偿。
当系统电压下降时，它通过控制励磁发出和吸收无功功率，并通过电压调节器自动调节无功功率的大小以维持端电压恒定。
它的损耗和噪声都较大，运行维护复杂，响应速度慢。
静电电容器可以改善线路参数，减少线路的感性无功功率，补偿系统的无功功率。
由于它供给的无功功率与节点电压的平方成正比，当节点电压下降时，它供给的无功功率反而会减少，所以静电电容器的无功功率调节性能较差。
论文参考。
但由于其维护较方便!装设容量可大可小，既可集中使用又可分散装设，所以目前仍是中国采用的主要补偿装置。
同时，无源装置使用机械开关，它不具备快速性、反复性和连续性的特点，因而不能实现短时纠正电压升高或降落的功能。
（3）静止无功补偿装置SVC
静止无功补偿器(StaticVar Compensator)，是将电容器（及电抗器支路）与输电线路并接，通常接于开关站或变电所母线，通过晶闸管控制的无功功率动态补偿，调节母线电压和线路无功功率在所需水平上，从而提高电力系统稳定性，扩大线路输送容量。
SVC技术又分为：自饱和电抗器型（SSR）、晶闸管相控电抗器型（TCR）、晶闸管投切电容器型（TSC）、高阻抗变压器型（TCT）和励磁控制的电抗器型（AR）等几种不同类型。
世界各国普遍采用TCR和/或TSC型SVC作为电网的动态无功支撑点，以提高输电能力或加强电网的安全稳定运行。
SVC特点：
1、应用较为成熟，目前应用较多。
2、自身产生较大谐波，需无源滤波器配合。
3、TCR只提供感性无功，容性无功需FC或TSC电容器组提供，占地面积大。
4、响应速度慢（2~3个周期）。
论文参考。
5、对快速的冲击负荷补偿效果较差。
(4) 静止无功发生器(SVG)
SVC装置为补偿0～100 %容量变化的无功功率，几乎需要100 %容量的电容器与超过100 %容量的晶闸管控制电抗器，铜和铁的消耗很大。
论文参考。
从技术发展来说，这种类型的静补偿装置已不能说是先进的。
近年来的发展趋势是采用可关断晶闸管（GTO）构成的自换向变流器，通常称为静止无功发生器（SVG），它既可提供滞后的无功功率，
又可提供超前的无功功率。
SVG是采用GTO 构成的自换相变流器，它把逆变器电路看成是一个产生基波和谐波电压的交流电压源，控制补偿器基波电压大小与相位可改变基波无功电流的大小与相位。
当逆变器基波电压比交流电源电压高时，逆变器就会产生一个超前（容性）无功电流。
反之，当逆变器基波电压比交流电源电压低时，则会产生一个滞后（感性）无功电流。
因此它能与系统进行无功功率的交换,故称其为“无功发生器”。
与SVC 相比，其调节速度更快且不需要大容量的电容、电感等储能元件，谐波含量小，同容量占地面积小，在系统欠压条件下无功调节能力强。
(5)Smartpower节电器
SmartPower系统节电器利用“平衡控制变压系统”绕组的相互交叉连接，可以消除各相位间的电压和电流的不均衡，维持控制其平衡性。
这种特殊绕组，可以相互补偿铁心的磁通量，最大限度地控制各相感应电动势的一致性，从而保持三相平衡，降低零线电流等额外损耗，它是最新一代可以改善电力消费状况高新技术产品。
2.研究趋势和前景展望
随着电力电子器件容量的不断增大以及价格的逐步下降，使用基于电力电子器件的技
术来替代原来的机械开关方式的解决方法也将是今后的发展趋势。
三相系统中基波不平衡度在增大的同时，由于各次谐波所导致的不平衡问题将成为将来所遇到的主要问题，因而需要有一种方案来同时解决基波无功和有功不平衡，以及消除由谐波造成的不平衡。
本文提出的设计方案具备了解决上述问题所需要的全部功能，因而是未来最有发展前景的解决方案之一。
拟采用的装置功能原理图下图所示。
图2 本装置的结构原理框图
装置工作原理如下：原始的不平衡负载可能引起较大的中线电流，如图中ILN所示。
若不进行补偿，则此电流将流入系统中线。
在系统与负载中间增加一个三相不平衡补偿装置，该装置从系统吸收三相对称的基波电流，通过整流桥变换为直流，再通过具有中线的逆变桥变换为所需要的电流。
以中线电流为例，对装置来说若以流入装置为电流的参考方向，则如能使得装置中线吸收的电流与负载侧中线电流一样，即ILN=IFN，则对系统中线而言，ISN=ILN-IFN=0。
从而解决了系统侧中线电流过大的问题。
同时装置的ABC三桥臂还可根据参考电流产生所需要的电流，对负载的不平衡三相电流进行补偿，目标是使得系统侧ABC三相的电流为三相基波对称分量。
从而解决三相不对称问题。
3.结论
采用不同的方法各具有其优劣性，本文提出的采用大容量电力电子技术，装置适应能力强，响应速度快，控制精度高，装置无任何耗能元件，节能效率更高。
采用三相四线制结构，能同时补偿不平衡电流，同时还可滤除谐波并提供无功功率的支持。
因此是未来最有发展前景的解决方案之一。