电力系统不对称运行的分析
作者 :  于英民

  [摘要]文章分析了电力系统不对称运行的实际意义和不对称运行对系统的影响,提出了采用不对称运行方式时应采取的适当措施
  [关键词]电力系统 不对称运行 措施
  [中图分类号]TM715
  [文献标识码]A
  [文章编号]1672-5158(2013)05-0345-01
  1概述
  在发电和供电系统中发电和输电及配电线路都是按照三相对称状态下运行设计的,而用电设备也同样是按照三相对称运行条件设计的,因此,电力系统的正常运行情况,是指电力系统运行在对称状态,即系统各项的参数对称、负荷对称、系统内各处的电压和电流也对称,发电机和变压器等电气设备处于此条件之下。
  电力系统也会出现不对称运行情况,其不对称可能是暂时的事故性破坏,例如不对称短路故障、事故断相和按相自动重合闸等;断相后的非全相运行以及不对称短路等也可能是长时间存在的,例如负荷不对称(如电气铁道)、非全相运行、各阻抗不相等。
  2电力系统不对称运行
  通常认为电力系统只能在对称的情况下运行,对于负荷的不平衡有着严格的规定,例如发电机的负荷电流不准超过额定电流的5%,这样规定主要是从发电机的安全来考虑的,对于电力系统的电力可靠性却因此受到很大限制。例如线路有一相故障,其它两相不能继续运行;变压器有一相损坏,其它两相也要停止工作。但是,通过,通过电力系统的运行实践和科学实验,逐步掌握电力系统不正常运行的规律,从而有可能在一定条件下利用这种运行方式,以提高供电的可靠性。在某些情况下,电力系统不对称运行方式也具有很大的实际意义。
  (1)在中性点直接接地系统中,当线路或变压器组的一相发生故障时,可以让该相停电检修,而其余两相继续供电。这样,仅限制了部分出力,不致全线停电;或者在短时间内继续两相运行,待将电源和负荷妥善安排,系统具备安全可靠性之后,再把故障元件三相全部断开。
  (2)在中性点直接接地系统内采用分相断路器和按相重合闸,当系统发生单相接地短路时,只切除故障相,短时间维持两相运行,然后重合闸。这样,能提高电力系统运行的稳定性。
  (3)在某些中性点不接地的系统中,发生一相接地故障,供电系统仍可运行一定的时间,由此提高了系统供电的可靠性。
  (4)允许大容量不对称负荷接地系统,如电气化铁道。
  如上所述,电力系统采用不对称或非全相运行方式的优点,在于减少了备用设备,节省了投资,而不停电分相检修,改善事故后系统的工作条件,提高对用户的供电可靠性。
  电力系统不对称运行虽然具有以上优点,但当系统长期处在不对称运行情况下,也会带来许多不利影响。
  (1)发电机不对称运行时,定子电流中除正序分量外,还有负序分量。正序电流与正常工作的电流一样,对发电机没有什么特殊的影响。负序电流则不然,除了使定子三相电流不平衡,个别相的绕组可能超过额定值而使该绕组过热外,还会引起转子发热和机械振动。因为当负序电流流过发电机时,将产生负序旋转磁场,这个磁场有两种作用:其一,它与励磁磁场作用,产生以两倍频率脉动的转矩,因而发电机将出现100HZ的振动。其二,它以两倍同步转速与转子相切割,产生变电磁力矩,因而在励磁绕组、阻尼绕组以及转子本身内感应100HZ的交流电流,引起附加损耗。因此,振动和转子发热,往往是限制发电机不对称运行的主要因素。
  (2)不对称运行时,变压器的三相电流不平衡,每相绕组发热
  不一致,很可能个别相绕组已经过热,而其余两相负荷不大,温度不高,因此必须按发热条件来决定变压器的可用容量。
  (3)不对称运行时,也将引起系统电压的不对称,使电能质量变坏,对用户产生不良影响。对于异步发电机,一般情况下,虽不至于破坏其正常运行,也会引起出力减小,寿命降低。例如负序电压达5%时,异步电动机出力将降低10%~15%;负序电压达7%时,则出力降低20%~25。
  (4)当输电线路上流过零序电流时,在沿输电线路平行架设的通讯线上将感应对地电压,危及通讯设备和工作人员的安全,影响通讯质量;当输电线路与铁路平行时,也可能影响铁道自动闭锁装置的正常工作。因此,应当核算电力系统不对称运行时对通讯设备的影响,必要时应采取措施,减小影响;或在通讯设备装设保护装置。
  (5)不对称运行时,可能造成继电保护装置误动作,因此必须进行分析和校验。对于允许非全相运行的系统,对继电保护装置要求比较复杂。
  (6)不对称运行时,零序电流长期通过大地,接地装置的电位升高,跨步电压和接触电压增大,故接地装置应按不对称状态下保证人身安全加以检验。
  (7)不对称运行时,各相电流大小不相等,使系统的功率损耗增大;同时,系统潮流不能按经济分配,也将影响运行的经济性。
  3结束语
  对于电力系统的不对称运行,既要认识它的实际意义,也要考虑到它的不良影响。在采用不对称运行方式时,必须全面分析,确定不对称运行时的允许负荷,采取适当措施,减少和限制负序电流和零序电流的影响。
  参考文献
  [1]王新学《电力网及电力系统》,西安电力学校,2006年出版.

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