PDF《关于三相不平衡的介绍》

2 X

15 MVA 的复线高速铁路的所需短路容量进行估算(典型的法国 TGV 布置) .采用比率(4) ,短路容量至少为

3 GVA 才能维持 1%的电压不平衡水平,这解 释了为什么必须与超高电压系统相连的原因. 关于在公共连接点(PCC)处电压特性的更详细标准可以在作为 EMC 标准的一部分的 IEC 61000-2-X 和EN

50160 中找到.除此之外,不同欧洲国家和电力公司对不平衡负载电流 的 发射 电平经常采用他们自己的补充标准. 三相不平衡是怎样引起的? 电力系统调度人员努力在配电电网和用户内部网路之间的 PCC 处提供一个三相平衡系统. 在正常条件下,这些电压由以下决定: z 发电机的端子电压;

z 电气系统的阻抗;

z 在输电和配电电网内负载汲取的电流. 由于在大型集中发电厂广泛采用同步发电机, 因此从发电厂出来的系统电压总体上是高度对 称的.集中发电通常不会产生不平衡.即便是采用感应式异步发电机,例如一些类型的风力 透平机,仍可以获得平衡的三相电压. 然而, 用户现场的小规模分散式发电机的装用已经越来越普遍, 占据了总发电量的很大一部 分份额,这种情况就不同了.许多这些相对小型的电源单元,例如光电池单元,在低压侧通 过大功率电子逆变器装置与电网相连.连接点具有相对高的阻抗(短路容量相对低) ,与在 较高电压等级处连接相比,电压具有更大的潜在不平衡(方程式(4) ) . 电气系统组件的阻抗并不是每相精确相同. 架空线的几何布置使相线对地阻抗不对称, 导致 线路的电气参数有差异. 通常这些差异非常小, 如果采取适当的预防措施, 例如导线的换位, 它们的影响就可忽略不计. 在大多数实际情况,负载的不对称是不平衡的主要原因. 在高压和中压等级,负载通常为三相平衡的,虽然也可以连接大型单相或双相负载,如交流 机车牵引装置(例如高速铁路,图3)或感应炉(采用不规则的大电流电弧产生热量的大型 金属熔炼系统) . 低压负载通常是单相的,例如 PC 机和照明系统,因此很难确保相间平衡.在为这些负载供 电的电气接线系统进行布置时, 负载回路通常在三相系统之间平均分配, 例如公寓或办公楼 的每层采用一相供电, 或对一排房三相依次供电. 在中央变压器的等效负载的不平衡由于单 个负载的工作周期各不相同(统计分布)依然时有发生. 异常的系统状况也会引起相间不平衡.相对地、相对相短路和断线故障是典型的例子.这些 故障会引起单相或多相的电压突降, 甚至会间接地引起其它相的过电压. 此时三相电压就不 平衡了,但是这种现象通常被归结为电压骚扰,在相应的应用指南中进行讨论,因为电网的 保护系统会切断这种故障. 相应的后果是什么? 电气设备对不平衡的敏感性随设备不同而有差异.下面对最常见问题进行了简单概述: 感应电动机 这种电动机为具有内部旋转感应磁场的交流异步电动机. 量值与正序和/或负序分量的幅值 成比例.负序分量磁场的旋转方向与正序分量磁场的旋转方向相反.因此,就不平衡供电而 言,总旋转磁场变成 椭圆 ,而不是圆形.感应电动机面临不平衡引起的三种问题.首先, 电动机不能产生满额定转矩, 因为负序系统的反向旋转磁场产生一个反向制动转矩, 需要从 与正常旋转磁场相连的基本转矩中减去. 图4所示为在不平衡电源条件下感应电动机的不同 转矩-速度特性曲线.实际稳态曲线是这些曲线的加权和,平方不平衡比率与负载平方的转 矩比例具有相同权重.可以看出在正常运行区域,几乎位于 Td 直线的直线段(在曲线顶部 开始的部分,最后以同步转速穿过横轴) ,Ti 和Th 都是负的.这些特性可以采用如........