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电力系统的三相不平衡讲座第二讲三相不平衡的干扰性负荷.pdf

电力系统的三相不平衡讲座第二讲三相不平衡的干扰性负荷.pdf

上传者: whz4727 2010-12-17 评分 0 0 0 0 0 0 暂无简介 简介 举报

简介:本文档为《电力系统的三相不平衡讲座第二讲三相不平衡的干扰性负荷pdf》,可适用于工程科技领域,主题内容包含第卷第期年月供用电电力系统的三相不平衡讲座第二讲三相不平衡的干扰性负荷电力科学研究院林海雪随着国民经济的发展,电力系统中出现了大量不平衡负荷,以及一符等。

第卷第期年月供用电电力系统的三相不平衡讲座第二讲三相不平衡的干扰性负荷电力科学研究院林海雪随着国民经济的发展,电力系统中出现了大量不平衡负荷,以及一些单相人容量负荷例如电阻炉、工频感应护,石墨化炉,使电网三相电压不平衡日趋严重,危及电力系统的安全和经济运行。本讲对系统中两种较大的负序干扰源电气化铁路和交流电弧炉的负序产生机理及其计算作些介绍,并用实测数据说明在电网中所造成的不平衡水平。即「,刁一尸,。少勺厂、勺,、一兀牙育。,。一,」,」艺一,’根据图一,对于,变压器,亏没易得到二次电流的关系式马一一当一「’〕「刁呀犬一‘一电气化铁路我国交流电气化铁路是由电力系统或经牵引变压器降压为或后向牵引网及电力机车单相供电。牵引变压器对电力机车的这种不对称供电方式,在电力系统中产生负序电流和负序电压。电力机车为大功率单相整流拖动负荷,除基波外,还含谐波成分,实际上系统负序分量中也将含有谐波,当采取一定的滤波措施以后,基波成分仍占主要部分。此外牵引负荷具有波动性大和沿线分布广的特点,因此对于电力系统来说,电气化铁路是影响面较大的非线性不平衡的动态干扰性负荷。目前电铁采用的牵引变压器主要有三种类型,即接线的普通三相变压器,接线的三相变压器组和型接线的斯考特变压器。前两种高低压之为三相量的变换,后一种为三相量与两相量的变换。下面分别加以分析。,和,接线牵引变压器图一为采用两种变压器的一个牵引变电所供电系统。对于图示系统,显然有。十久一。和了十。干。一即电流相量中不含零序分量。从一次侧看将式一代入式一可得「少飞一些于「七呀尸’一、口、了﹄了气式中变压器变比,例如取一一。系统八坏万匕“牵引变压器系统三班草斗三匕〔‘”一〔,,八,一冬人几。,凡一合‘,一,一’一“’一六‘’一”‘斗’尸“。”,牵引变压器图一,和,牵引变电所的供电系统设电压为正弦波,以供电臂超前电压,为参考,则两臂电流的复数形式为同理‘一六‘’一”‘一’一”‘ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouseAllrightsreservedhttp:wwwcnkinet供用电年第期、一、尹丫一二千全一,,一一式中卯和护为臂和臂参照各自供电臂电压的电流初相角。一般假定件州大体上符合实际情况,将式一代入式一,即可得一几︷一一六““十“,六一一很易证明,一音或几一夕一时,几为最小。表列出了,或,牵引变压器三种典型工况下,,,和,值。实际上二在。一变化范围内,几在森、、一雌,二一。一。,,范围内亦‘蕊‘幽、,‘以‘口’‘“‘了匕四,又儿一瑞,即供电臂最大电流折算到高压侧的值。表一,或,牵引变典型工况下电流不平衡度注为了简化符号,将,、改写为,、根据图一戈,对于,变压器,同理可得「刁一里,「砂“‘,飞七飞斌一,’一、一将式代入式一,同样可得式一。也就是说,和,。接线的牵引变压器,在两供电臂负荷对应相等时,注人系统的负序电流也是相等的。值得注意的是,若将式一代入式、,可得轰、鉴标标鉴鉴猛猛鉴辰辰勺佗一,,飞飞飞飞飞无一了公公公丁丁一刃冬勺气偌了‘十。“宁一、几份,。人几一接牵引变压器接牵引变压器原理接线及电压相量如图一所示。一次侧三相绕组不对称,匝数关系为。一二,肛〕一了了,二。二次侧两相绕组匝数相等,。伙。一次侧接电力系统三相电压,中性点不接地。二次侧两相分别向电力机车供电。假定一次侧三相电压对称,如图一所示,则二次侧两相系统的电压右滞后于次。。,组成了,日两相系统。以供电臂超前电压、抑瞥比较式和式一可知,对于,牵引变压器,负序电流在数值上即为相电流。实际上为了降低负序干扰,牵引变压器高压侧接人系统时要换相的,相电流未必就是负序电流但从式一看,只要两臂都有电流,牵引变压器高压侧三相电流中的最小电流,即为注入系统的负序电流。这个特性给运行巾监视负序电流提供了极大的方便。下面研究两供电臂不同的负荷时对电流不平衡度的影响。设为最大值,即一,二,‘在。,二间变化,一二二勺勺仁二二幻原理接线入一、一一一份虑二,则式艺一’叫改与为了,节兴二二几一六一价卜二镇二毛则尸民一火,一奋饭电压相量图一接牵引变电所的供电系统ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouseAllrightsreservedhttp:wwwcnkinet年第期供用电、为参考则两臂电流的复数形式为臼片一一,二一一一,,、,一,二牟引艾和债牢引哭一了的天杀份,从甲刊以气诬一了了少“一。〕设变压器接绕组的变比二、,。。当变比更全面地了解接牵引变较之,牵引变在抑制负序上的效果。采用变压器一、二次侧额定线电压之比时,、一瓮毛二、,贝。、一卒、,,用两相转换至三相系统的侧关系式并考虑到一次侧中性点不接地,则有。,门‘声五孟一︼﹁一丫万一厂丁一一一厂一一一门八泞一甘将上式代入式一可得一次侧输人电力系统的正序和负序电流上厂,下勺入比一」。」一一﹁,且,份矛二全止尸‘匕将式一代人式一并令华二矽、则得丫万丫一了。。一。二仿照式一,式一可写成图一电流不对称度对比综上分析,无论用那种牵引变压器在两供电臂负荷不相等时均会对系统产生不平衡干扰,而这种情况是经常性的。因此,根据系统条件,对电铁负序需要进一步采取措施。表一列出主要由于电铁供电,牵引变引起的国内某两公用枢纽变电所母线电压不平衡度可以看出这两个变电所的电压不平衡度已明显超标。表一向电铁供电的变电所母线电压不平衡度均,一兴下。,二训入。一一匕一瓦一二了则一变变电所名称称川川母母线电压。。,、又毕注表列即为实测水平值概率值国标规定印镇。一远人表一列出了接牵引变压器三种典型工况,,和值。表一接牵引变典型工况下电流不平衡度,,互、互、人一’入一’、、互,互,兰匕三,人人人一’一一人一‘一一会会会由表一可以看出接牵引变在两供电臂负荷相等时二一,将完全消除对系统的不平衡干扰,即使在两供电臂负荷不完全相等的情况下这种变压器仍可明显地减轻对系统的干扰。图一给出了,,,交流电弧炉交流电弧炉炼钢由于技术经济上的优越性,发展很快。单台容量已由过去的几吨发展到一吨相应的电炉变压器容量也由几增大到一入。电弧炉炼钢的一个冶炼周期持续个小时取决于炉子的型式大小和工艺需要,对电网产生许多不利的影响,包括有功功率和无功功率冲击引起的电压波动和闪变,电弧电阻的非线性导致的大量谐波注人电网以及三相负荷不对称引起的动态不平衡负序干扰。图一示电弧炉的单线供电系统。图中为系统的等值阻抗为钢厂变电站或称总降压站主变压器,为输电线架空线或电缆的阻抗,中可能包含从钢厂变电站到电网公共连接点缩写为的阻抗为电炉变压ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouseAllrightsreservedhttp:wwwcnkinet供用电年第期器简称护变」为短网阻抗为电弧电阻。考虑到式卜和一,则可将式一变换成表征正序分量和负序分量的表达式一电弧炉几一号氏。、、一。。上、斗一。十二‘一命艺了。、、。。图艺一电弧炉的供电系统八人、工。口式‘布一一汽。丰丰一〔。干土〔丰〔乙仙因此电弧炉负荷的电流不平衡度为二勺〔,〔人。,丛十十‘之。八。未凡一八十。十,,已二〕不厂匡“‘图电弧炉供电二相等值电路为了研究电弧炉的三相不对称工况,将其二相等值电路示于图一。其中、、和凡为各相电弧的电阻。由干在熔化期三相电极在钢料之间作卜、下频繁不规则的调整,加之电弧嫩烧不稳定,因此电弧电阻是从一二之间随机变化的。,、和为三相至电源的等值阻抗,一,、、,一般折合至电炉变压器的高压侧取炉变容量为基值。其中炉变的阻抗和使用的分接头有关变化范围达一倍以上。当分接头处于使次级电压最高时,典型值如表一所列,表中包括电弧炉短网阻抗,妒变阻抗以及附加串联电抗器电抗一般只有在以下妒‘扫使用。表一电弧炉典型阻抗值一如果已知电弧护供电系统的三相阻抗及电弧电阻则可利用式一和一来计算电流的不对称二况。至电压不乎衡度如,如用式一估算,将该式分子分母同乘以炉变额定电流。则一一,一了宜︷一式中电弧护变压器的额定容量一考察点的系统短路容量。若规定乓,不得超过,据此即可求出炉变容量与考察点例如点的短路容量之比值。为了使电压不平衡度不超过上述规定范围由式一考察点的系统短路容量应满足,万二分二,一一万。一匕仁丁,寸乃。。一炉炉变容量几石电弧炉容量一飞勺勺式一说明随着电弧炉设备容量的增大,其运行时引起的电压不平衡度也在增大考察点的短路容量越大电弧炉对电压不平衡度的影响就越小。二,卜,、一,一一艺。’、吸艺它‘’甲了“或方沮虽然从理龙上口巨,根据图一可列出下列方程式〔厂、一‘、,,一、、一。。凡二卜、一如电源电压对称则有乙’胡一‘、乙。一沈尸脚一汉厂民一忆了朋一一式一和一计算实际上,由于三相〔况的随机性变化范围为。一一般情况下。落。。事实二在最严重的情况卜、三相电极中一相断弧另两相短路短路电流约为二相短路电流,‘的卓倍,而对笋“”召卜目以‘一‘”’尸卜‘目以‘一’、“’目”’“’‘应的负序电流贝,为招二、卓一令。由表一可’一目”“”一“二”仁犷一”一‘”一‘“一以看出,值约为一,再加上炉变母线至电源的其他限杭,可以认为,整个回路阻抗约弓。叼左右。因此、七。,故有几,、。。国外实测表明,在熔化期电流不平衡最大值为加纬一,平均约占额定电流ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouseAllrightsreservedhttp:wwwcnkinet年第期供用电的。表一为国内两台电弧炉所引起的电网公共连接点电压不平衡度实测值。从表中看出,电弧炉影响的严重程度随比值一短路容量电弧炉短路容量的增大而降低。经验数据是若值低于则般会引起其他用户诉怨若值达到,对电弧炉影响的诉怨一般不多若值超过。一般不致有诉怨。表一中一台仅的电弧炉,由于点值仅为左右,所引起的电压不平衡度已超标。需要指出,用户对电弧炉的干扰诉怨,往往首先针对照明灯光闪烁而发的,而旬过大主要是引起电动机不正常运转发热、振动、异响等,这方面问题将在第三讲中论表一电弧炉引起的电压不平衡度均电电弧炉容量量母线电压压代代了短路容量比比约约匀匀平均均最最最大大收稿日期年月日林海雪电力科学研究院北京清河学会信息,年城市供电学术年会征文通知根据中国电机工程学会城市供电专委会的学术活动计划,第次城市供电学术年会将于年下半年召开。今年是我国实现“九五”计划的第二年,全国人民在以经济建设为中心的方针指导下努力奋斗,已取得了很大的成绩。各地供电部门在实施城网“九五”规划中采取不少有效措施,已经或正在解决本地区的技术难题,在新技术开发和新设备应用上取得了不少进展和经验,同时还与科研机构、制造部门、大专院校合作,取得了不少的研究成果。这些经验和成果,有必要进行认真总结、广泛交流、推广发扬,以得到更大的效果。因此热烈欢迎各岗位上的专业人员结合自己的工作经验、研究成果踊跃撰写论文,共同推进城市供电技术的发展和进步,尽快解决城市供电的热点问题如提高供电可靠性,配电自动化,降损节能等,以出色成绩完成城网“九五”规划提出的目标,并开创面向二十一世纪城市供电技术发展的新局面。香港已于月日回归祖国,香港特区的电力工程技术人员在城市供电领域也有着丰富的实践经验和较高的理论研究水平,我们热切地希望香港同仁能积极应征撰写、发表论文,共同推动我国城市供电技术的发展。为使第次学术年会能如期召开,要求论文应征者在年月底前将应征论文摘要字左右寄中国电机工程学会城市供电专委会,上海市四川北路弄号,信封左下角注明“应征论文”。经初审同意后,将通知作者撰写全文,并请作者于年月底前将全文寄交指定地点,以便组织专家会审。正式录用的论文将编入论文集,并邀请参加学术年会。附件年城市供电学术年会征文参考提纲略。ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouseAllrightsreservedhttp:wwwcnkinet

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