配电网三相电压不平衡的影响与治理

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能源科技科技视界２０１２年７月第２１期

配电网三相电压不平衡的影响与治理

段炜王桔红

（吴忠供电局宁夏吴忠７５１１００）

【摘要】配电网中三相电压不平衡现象多是由于大风天气或设备原因引起的线路分支跌落保险跌落、杆塔鸟窝搭建等原因引起的。在系统发生电压异常时，都是通过远程监控系统根据电压、信号等综合现象区分故障类型。文中结合现场实际运行经验，对配电网中三相电压不平衡现象的危害进行了说明，总结了引起三相电压不平衡的原因及相应处理方法。为电网调度人员和运行值班人员迅速、准确地处理三相电压不平衡故障提供了参考和帮助。

【关键词】配电网；三相电压不平衡；消弧线圈；供电可靠性

【Ａｂｓｔｒａｃｔ］Ｔｈｅｉｍｂａｌａｎｃｅｏｆｔｈｒｅｅ－ｐｈａｓｅｖｏｌｔａｇｅｉｎｔｈｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｎｅｔｗｏｒｋｉｓａｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎｏｆａｂｎｏｒｍａｌａｎｄｆａｕｈｓｔａｔｅ，ｉｔｓｃａｕｓｅｓａｎｄｈａｚａｒｄｓｖａｒｙ．Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｔｈｅａｃｔｕａｌｏｐｅｒａｔｉｎｇｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅ，ｄｅｓｃｒｉｂｅｄｔｈｅｈａｚａｒｄｓｏｆｔｈｅｔｈｒｅｅ－ｐｈａｓｅｖｏｌｔａｇｅｉｍｂａｌａｎｃｅｓｔａｔｅ，ａｎｄｓｕｎｎｎａｒｉｚｅｄｔｈｅｒｅａｓｏｎｓｆｏｒｃａｕｓｉｎｇｔｈｅｔｈｒｅｅｐｈａｓｅ－ｖｏｌｔａｇｅｉｍｂａｌａｎｃｅａｎｄｔｈｅｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇｔｒｅａｔｍｅｎｔ．Ｌａｓｔｌｙ，ｉｔｉｓｐｒｏｖｉｄｅｄａｒｅｆｅｒｅｎｃｅａｎｄｈｅｌｐｆｏｒｐｏｗｅｒｄｉｓｐａｔｃｈｅｒａｎｄｏｐｅｒａｔｏｒｔｏｈａｎｄｌｅｔｈｅｔｈｒｅｅ—ｐｈａｓｅｖｏｌｔａｇｅｉｍｂａｌａｎｃｅｆａｕｌｔｑｕｉｃｋｌｙａｎｄａｃｃｕｒａｔｅｌｙ．

【Ｋｅｙｗｏｒｄｓ］Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｎｅｔｗｏｒｋ；Ｔｈｒｅｅ－ｐｈａｓｅｖｏｌｔａｇｅｉｍｂａｌａｎｃｅ；Ａｒｃｓｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎｃｏｉｌ；Ｓｕｐｐｌｙｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ

Ｏ引言空导线及电缆出线回路数增多、线路增长，中低压电网对地

供电可靠性是指城市供电系统对用户持续供电的能力。电容电流亦大幅度增加，当发生单相接地时，其他两相的对统计表明，用户停电故障中８０％以上由配网系统的故障引地电压要升高、／３倍，接地电弧不能自动熄灭而产生电弧过起，对用户供电可靠性有很大影响。配电网中三相电压不平电压．一般为３～５倍相电压甚至更高，致使电网中绝缘薄弱衡现象是电网异常和故障的反映。值班人员若能根据三相电的地方放电击穿．因此配电网若在三相负荷不平衡度较大情压不平衡现象准确判断故障，隔离故障，恢复运方．可以大大况下运行，最终发展为相间短路将会给配电网与电气设备造提高对用户的供电可靠性。反之，则可能导致配变烧毁、避雷成不良影响。

器爆炸、线路短路，甚至大面积停电事故。２常见三相电压不平衡现象分析

１三相电压不平衡定义及现状通过配电网运行情况我们可以看出。常见的三相电压不

三相电压不平衡是指在电力系统中各相之间电压不相平衡有系统完全接地，、不完全接地、间歇性接地、弧光接地、等或相角不相等，且幅值差超过规定范围．是由各相负载不由接地诱发的谐振、线路发生断线等现象，举例如下：

２．１完全接地

平衡所造成。配电网的三相平衡一直就是困扰供电单位的主

要问题之一，配电网大多是经１０／０．４ｋＶ变压器降压后，以三如果发生完全接地，则故障相的电压降到零，非故障相相四线制向用户供电，是三相生产用电与单相负载混合用电电压上升为线电压，零序电压３ＵＯＥ升至１００Ｖ，并发出母线的供电网络。在装接单相用户时，供电部门遵循的原则是将接地信号。此类接地原因主要有：电缆击穿、线路上搭有异单相负载均衡地分接在Ａ、Ｂ、ｃ三相物、针瓶击穿、电缆故障等。例如表１所示。

表１

上。但在实际工作及运行中。由于单相变电站

用户的不可控增容、大功率单相负载线路电压（Ｕａｆｔｉｂ／ＵｃｋＷ３ＵＯＶ）接地原因

的接入以及单相负载用电的不同时性韩桥变５１５马家湖线０．２／１０．８／１０．７／１１７．５变压器上面Ａ相避雷器击穿

等，都造成了三相负载的不平衡。园台变５１４沿山线１０．３１１０．７／ｏ．４，１０４．４９并杆真空开关刀闸ｃ相支撑绝缘子击穿

但随着配电网的扩大．中低压架

作者简介：－葭炜（１９８６．９一），女，宁夏吴忠人，助理工程师，主要从事电硬调度运行工作。

王桔红（１９７４．７一），女，宁夏吴忠人，助理工程师，主要从事电网调度运行工作。

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２．２不完全接地基波谐振两相电压升高，超过线电压，但一般不超过３

如果发生不完全接地，故障相电压下降但不为零，非故倍相电压，一相电压降低但不等于零：

障相电压上升至相电压与线电压之间．零序电压３ＵＯ上升至高频谐振三相电压同时升高或其中一相明显升高，超过整定值，发出母线接地信号。此类接地原因主要有：线路间接线电压，但不超过３至３．５倍相电压。

接地、配电变压器烧毁、电缆故障等。为尽快选出接地线路，谐振过电压经常造成设备闪络或击穿、电压互感器喷避免事故进一步扩大化，各地区部分变电站根据情况安装了油、冒烟、高压熔丝熔断等。

小电流接地选线装置，接地时可供调度员们参考。例如表２２．６线路发生断线

所示。线路发生断相时，相电压特征是三相电压不平衡，断线

表２相电压和中性点电压升高．非

变电站线路电压（Ｕａｒｔ３１ＺＵｃｋＶ乃ＵＯＶ）接地原因断线相电压降低，供电功率减田老庄变５１４田梁线８．３，８．６，２．８，５９２＃杆真空开关Ｃ相接点打火放电少．零序电压３ＵＯ上升至整定田老庄变５１４田梁线８．２／２．７，８．０／５７．５黑山墩变支线变压器侧Ｂ相线圈烧坏，变压器外壳接地。值，发出母线接地信号。

与线路单相接地的区别

是．此时三相电压表现为一相

表３升高（断线相）另两相（正常相）降低。电压升

变电站线路电压ｆＵａ／ＵⅢｃｋＶ舟ＵＯＶ）接地原因高的幅度与断线点和母线的距离有关，断线太阳山变５２２车站线间歇性接地２１０＃杆针瓶绑线松开随风搭在横担上处离母线越近电压越高。离母线越远电压越园台变５１４沿山线间歇性接地吕光弟石料厂支线６＃杆扎线断了低，断线发生在线路末端时，电压变化很小甚

至没有变化。另外发生线路断线时常常会接

２＿３间歇性接地到配电变压器缺相的报告。

如果发生间歇性接地，接地现象时有时无，间歇性出现。此类故障主要有：电缆线路被外力挖断、线路某相跌落非故障故障相电压时增时减或有时正常。零序电压３ＵＯ也时保险熔断等。例如表４所示。

增时减或有时正常不稳定．接地信号也是发信、复归伴随出２．７电压互感器高压保险熔断

现。此类接地原因主要有：扎线松动、风天异物搭接在线路上高压保险一相熔断时，熔断相电压显著降低，其他两相等。例如表３所示。电压不变，发出母线接地、电压回路断线信号。但是，如果高

表４压保险未完全熔断，则可能不会发出母线接地

变电站线路电压（Ｕａ／Ｕｂ／ＵｃｋＶ／３ＵＯＶ）接地原因信号。若判断为高压保险熔断，可投入冷备的电田老庄变５１４田梁线７．７，４．６，６．１，３２线路２０＃杆处Ａ相跌落保险熔断压互感器。将故障的电压互感器转检修更换熔南川变５２４南源线２．４２，８．５６／８．２９／６３２６１５０＃杆Ｂ、Ｃ相跌落保险掉相断相高压保险。例如表５所示：当时３５ｋＶＩ、ＩＩ

段并列运行，发出“３５ｋＶＩ、ＩＩ母接地”、“３５ｋＶＩ、

ＩＩ母胛断线”信号．当班调度员判断为ｃ相高２．４弧光接地压保险熔断。

如果发生弧光接地，电压表指示不稳定，非故障相电压表５

上升至额定电压的２．５—３倍．零序电压３ＵＯ可能大于ＩＯＯＶ。

会引起此类接地的原因很多：当金属或者其他导体靠近高压变电站线路电压（Ｕ枷ⅦｃｋｍＵＯＶ）接地原因

线，距离达到放电距离，就会产生电弧放电，当距离足够小，电关马湖变３２＿９ＰＴ２０．７／２１．６／１．２，３６．１３２－９ＰＴＣ相高压保险熔断弧不能自动熄灭，就是弧光接地了，通常发生风吹着树靠近高

压线或者其他事故导致的，也有汽车天线靠近等等。２．８电压互感器低压保险熔断或二次空开跳闸

２．５由接地诱发的谐振低压保险一相熔断时，熔断相电压降低很多，未熔断的

铁磁谐振有分频、基波、高频谐振三种形式，其共同特征两相电压正常，发出电压回路断线信号，开１３三角无电压。不是系统电压升高，母线电压互感器的开口三角绕组出现较高会发出母线接地信号。会不会发出母线接地信号是判别高压电压，不同点是：保险还是低压保险熔断的一个主要依据。例如：五里坡变。

分频谐振三相电压依次轮流升高。超过线电压，一般不６ｋＶ母线电压ｕａ＝０．５ｋＶ、Ｕｂ＝ｏ．５ｋＶ、Ｕｃ＝０．５ｋＶ、３ＵＯ＝。超过２倍相电压．三相电压表指针在相同范围出现低频摆３．７ｖ．现场检查二次电压均正常，后将母线测控装置二次空开动：重新合上后电压正常。

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２．９二次电压回路异常及其他荷相烧坏，因而整机损坏等严重后果。

发生这种现象时，电压情况无法预测。其形成原因复杂，３．３对供电企业的影响

通常有二次小线烧断、碰线、回路接错、表计异常等。处理办。变压器烧毁、线路烧断、开关设备烧坏．一方面增大供电法一般为值班人员根据监控所发信号、现场检查情况将母线企业的供电成本，另一方面停电检修、购货更换造成长时间电压互感器转检修后交检修单位检查处理。例如：立新变停电。少供电量，既降低供电企业的经济效益，又影响供电企１０ｋＶ母线电压Ｕａ＝６，２ｋＶ、Ｕｂ＝６，２ｋＶ、Ｕｃ＝５，９ｋＶ、３Ｕ０＝８，９Ｖ，业的声誉。

而且零序电压不断的变化，经保护人员检查为保护插件问３．４对用户的影响

题。线路参数不平衡、三相负荷的不对称也会影响母线电压三相负荷不平衡，一相或两相电压波形畸变严重，必将的平衡。增大线路中的电压降，降低电能质量，影响用户的电器使用。３三相负荷不平衡的危害变压器烧毁、线路烧断、开关设备烧坏，影响用户供电，

轻则带来不便．重则造成较大的经济损失，如停电造成养殖

３．１对配电变压器的影响的动、植物死亡，或不能按合同供货被惩罚等。中性线烧断还

１）三裙负荷不平衡将增加变压器的损耗。变压器的损耗可能造成用户大量低压电器被烧毁的事故。

包括空载损耗和负荷损耗。正常情况下变压器运行电压基本

不变，即空载损耗是一个恒量。而负荷损耗则随变压器运行４三相电压不平衡现象治理

负荷的变化而变化，且与负荷电流的平方成正比。４，ｌ线路单相接地

２）－Ｚ相负荷不平衡可能造成烧毁变压器的严重后果。三对于这种情况，线路接地不仅仅是指架空线路、电缆，也相负荷不平衡时重负荷相电流过大（增为３倍），超载过多，包括隔离开关、断路器等变电站站内设备。处理时首先应对可能造成绕组和变压器油的过热。绕组过热，绝缘老化加快；站内设备进行巡视。检查站内设备正常后燎接地母线出线断变压器油过热，引起油质劣化，迅速降低变压器的绝缘性能，路器逐一拉合，当拉开某条线路时接地消失则可判定故障点减少变压器寿命（温度每升高８℃，使用年限将减少一半），甚在该线路上。先试拉架空线路多、负荷较轻且无重要用户的至烧毁绕组。线路，后拉负荷较重且有重要用户的线路。

３）三相负荷不平衡运行会造成变压器零序电流过大。配４．２２条或２条以上线路接地

电变压器设计时不考虑油箱壁或其他金属构件为导磁部件，１）同一母线的供电线路有时会发生２条或２条以上线路则由此引起的磁滞和涡流损耗使这些部件发热，致使变压器同时接地。若２条线路异名相同时接地，电流速动保护动作，局部金属件温度异常升高，严重时将导致变压器运行事故。将其中一条线路切除。另一条线路接地，‘Ｉ＇ｖ开口三角有电压３．２对线路和配电屏的影响输出，发出接地信号。处理方法可采取单条线路单相接地的

１）三相负荷不平衡将增加线路损耗。三相四线制供电线办法。

路，把负荷平均分配到三相上，设每相的电流为Ｉ，中性线电２）若２条线路同相接地，由于构不成过流保护回路，电流为零，其功率损耗为：流速动保护不会动作。此时绝缘监视显示对地电压指示不平

△Ｐ１＝３ＰＲ衡．出现接地信号。现象和原理同单条线路单相接地。但是，在最大不平衡时。即某相为３Ｉ，另外两相为零，中性线电按照单条线路单相接地处理流程，将所有线路试拉以后接地流也为３Ｉ，功率损耗为：一直存在。这种情况虽然比较少见，但是现场处理时很容易

ＡＰ２＝２（３Ｉ）２Ｒ＝１８ＦＲ＝６（３１２Ｒ）造成调度员的误判，处理起来也十分复杂。

邸最大不平衡时的电能损耗是平衡时的６倍，换旬话３）以２条线路同相接地为例，线路接地时并不是理论上说。若最大不平衡时每月损失１２００ｋ矾，则平衡时只损失的完全金属接地，总是存在一定的接地阻抗利用遥测、遥信２００ｋｗｈ，由此可知调整三相负荷的降损潜力巨大。工具或运行值班人员现场监视仪表，及时捕捉拉合断路器时

２）三楣负荷不平衡可能造成烧断线路、烧毁开关设备的电压的差异，往往能判断出接地线路。

严重后果。三相负荷不平衡时重负荷相电流过大（增努３４．３线路断线

倍），超载过多。由于发热量Ｑ＝ＦＲｔ，电流增为３倍，则发热量线路断线发生后，由于导线悬挂在空中，在风力作用下增为９倍，可能造成该相导线温度直线上升，以致烧断。旦由。会和电线杆、大地或周围的树木接触，造成间歇性接地。甚至于中性线导线截面一般应是相线截面的５０％，但在选择时，发展成为线路单相接地。此时，靠近接地处８ｍ以内即有可能有的往往偏小，加上接头质量不好，使导线电阻增大。中性线因为跨步电压造成触电．因此线路断线对人员生命安全危险烧断的几率更高。。很大。应立即将故障线路切除。

同理在配电屏上．造成开关重负荷相烧坏、接触器重负４．４ＴＶ自身故障ｌ下转第２３７页）

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２０１２年‘７月第２１期

选煤厂依托矿井建设，实行高度集约化生产，采用先进的＝７６０÷（２７１０一３１３—３２９）＝３６．７５％

洗选工艺和高效的管理，可以保证较高的全员劳动生产率。通过计算，生产能力利用率只要达到３６．７５％时．销售收４．２投资概算入达到９９６万元即可保本经营，项目抗风险能力较强。

投资概算范围包括选煤厂的主厂房、原煤仓、浓缩车间、带ｂ）敏感性分析、

式输送机栈桥及转载点、排矸系统等各系统的地面建筑工程、从敏感性分析可以看出，对投资利润率影响最大的是收设备及工器具购置、安装工程和工程建设其他费用的投资。入上升，其次是投资下降，在项目的运营过程当中要着重注

本次投资估算。本着充分利用原选煤厂已有的基础设意这两个因素的变化，使项目获得最大的效益。

施，在保证选煤厂正常安全生产的前提下，合理简化生产系４．４．２经济效益分析

统，集中指挥管理，按照少投入、多产出、见效快的设计指导本项目的全部投资财务内部收益率为２６．９％，高于行业思想进行估算。基准收益率（１５％），其投资回收期为４．５８年，优于行业基准

根据上述编制原则计算选煤厂基价投资为４０７０万元．值，投资利润率、投资利税率均较高。项目正常生产后每年的折合吨煤投资４０．７０元。税后利润为１０７９万元，向国家上缴税金５３６万元，说明本项４．３选煤加工费目的盈利能力较强，效益显著。

生产成本的计算结果可以看出，本选煤厂的洗选加工费

为１０．７３元／ｔ。选煤成本构成中，原料煤费用占９７．１％，加工费５结论

占２．９％，因此，提高精煤回收率，加强管理，是降低成本的主通过上述财务分析得知，该项目有一定的抗风险能力和要途径。财务存活能力。煤炭产品通过选煤厂的洗选加工，不仅可以４．４财务评价提高煤炭产品的价值，为企业创造更多的效益，还可以满足４．４．１敏感性分析各级用户对煤炭产品的质量要求，在市场竞争日益激烈的今

ａ）盈亏平衡分析天保证煤炭产品较为稳定的销路。矿井选煤厂项目的实施具ＢＥＰ（生产能力利用率）有实在意义和广阔发展的必要性。ｅ

＝年固定成本÷（年销售收入一年可变动成本一年销售税

金及附加）ｘ１００％［责任编辑：王洪泽］

（上接第２２３页）对Ｔｖ熔丝熔断造成的三相电压不平衡５总结

状况，应首先将母联备自投装置停用，退出与该Ｔｖ有关的保

护。将Ｔｖ改为冷备用后更换熔断的熔丝．再将Ｔｖ投入运由以上分析可以看出，引起配电网三相电压不平衡的原行，三相电压不平衡即会消失。但是，如果对ＴＶ自身故障造因很多，彼此之间又有很多相似之处。要了解各种三相电压成的三相电压平衡现象理解不准确，误判为线路接地或线路不平衡现象的机理和产生过程，针对不同的事故情况采用合断线，则往往会因为试拉线路造成不必要的对外停电．影响理的解决办法。其次，处理三相电压不平衡情况时一定要沉供电可靠性。同时．由于处理时间上的延误．Ｔｖ长时间在不着、冷静、思路清晰。对处理步骤做到心中有数。这样才能正平衡电压下运行容易引发７Ⅳ损坏。确、及时的处理好事故，使电压在最短的时间内恢复正常，保４．５消弧线圈补偿不当证电网的安全稳定运行，提高供电可靠性。ｅ

通常消弧线圈运行在过补偿状态，补偿后单相接地故障

的电流应小于１０Ａ。并应优先采用自动跟踪补偿消弧线圈，【参考文献】

对于非连续调节的自动跟踪补偿消弧线圈，其脱谐度应小于［１］程浩忠，艾芊，朱子述，等．电能质量［Ｍ】．北京：清华大学出版社，

２００６．

５％，对于连续调节的自动跟踪补偿消弧线圈。其脱谐度应小『２］人民共和国国家标准：ＧＢ／Ｔ１５５４３—２００８电能质量三相电压不平于２％。衡度【Ｓ］．北京：国家技术监督局，２００８．

在实际运行过程中，由于发生故障或消弧线圈容量不够［３］储卓皓．配网三相电压不平衡分析与处理［Ｊ】．江苏电机工程，２０１０等原因，有时会引起谐振。此时三相电压表现为一相升高、两（６）：４２—４４．

相降低或一相降低、两相升高，且三相电压往往不断变化，有［４］王世祯．电网调度运行技术［Ｍ］．东北大学出版社，１９９７．

时侯还会出现很高的谐振过电压。对这种情况一般将某条线

路拉合一次破坏谐振条件后三相电压即恢复正常。并做好记［责任编辑：周娜］录，以便技术人员参考并重新整定消弧线圈脱谐度。

５ａ刚∞¨配州一一跚洲撇视界１２３７－

配电网三相电压不平衡的影响与治理作者：

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刊名：

英文刊名：

年，卷(期)：段炜， 王桔红吴忠供电局 宁夏吴忠751100科技视界Science&Technology Vision2012(21)

本文链接：/Periodical_hqsgkj201221115.aspx

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