電力系統(tǒng)不對稱運行的分析

于英民

[摘要]文章分析了電力系統(tǒng)不對稱運行的實際意義和不對稱運行對系統(tǒng)的影響，提出了采用不對稱運行方式時應(yīng)采取的適當(dāng)措施

[關(guān)鍵詞]電力系統(tǒng) 不對稱運行 措施

[中圖分類號]TM715

[文獻標識碼]A

[文章編號]1672-5158（2013）05-0345-01

1概述

在發(fā)電和供電系統(tǒng)中發(fā)電和輸電及配電線路都是按照三相對稱狀態(tài)下運行設(shè)計的，而用電設(shè)備也同樣是按照三相對稱運行條件設(shè)計的，因此，電力系統(tǒng)的正常運行情況，是指電力系統(tǒng)運行在對稱狀態(tài)，即系統(tǒng)各項的參數(shù)對稱、負荷對稱、系統(tǒng)內(nèi)各處的電壓和電流也對稱，發(fā)電機和變壓器等電氣設(shè)備處于此條件之下。

電力系統(tǒng)也會出現(xiàn)不對稱運行情況，其不對稱可能是暫時的事故性破壞，例如不對稱短路故障、事故斷相和按相自動重合閘等；斷相后的非全相運行以及不對稱短路等也可能是長時間存在的，例如負荷不對稱（如電氣鐵道）、非全相運行、各阻抗不相等。

2電力系統(tǒng)不對稱運行

通常認為電力系統(tǒng)只能在對稱的情況下運行，對于負荷的不平衡有著嚴格的規(guī)定，例如發(fā)電機的負荷電流不準超過額定電流的5%，這樣規(guī)定主要是從發(fā)電機的安全來考慮的，對于電力系統(tǒng)的電力可靠性卻因此受到很大限制。例如線路有一相故障，其它兩相不能繼續(xù)運行；變壓器有一相損壞，其它兩相也要停止工作。但是，通過，通過電力系統(tǒng)的運行實踐和科學(xué)實驗，逐步掌握電力系統(tǒng)不正常運行的規(guī)律，從而有可能在一定條件下利用這種運行方式，以提高供電的可靠性。在某些情況下，電力系統(tǒng)不對稱運行方式也具有很大的實際意義。

（1）在中性點直接接地系統(tǒng)中，當(dāng)線路或變壓器組的一相發(fā)生故障時，可以讓該相停電檢修，而其余兩相繼續(xù)供電。這樣，僅限制了部分出力，不致全線停電；或者在短時間內(nèi)繼續(xù)兩相運行，待將電源和負荷妥善安排，系統(tǒng)具備安全可靠性之后，再把故障元件三相全部斷開。

（2）在中性點直接接地系統(tǒng)內(nèi)采用分相斷路器和按相重合閘，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地短路時，只切除故障相，短時間維持兩相運行，然后重合閘。這樣，能提高電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。

（3）在某些中性點不接地的系統(tǒng)中，發(fā)生一相接地故障，供電系統(tǒng)仍可運行一定的時間，由此提高了系統(tǒng)供電的可靠性。

（4）允許大容量不對稱負荷接地系統(tǒng)，如電氣化鐵道。

如上所述，電力系統(tǒng)采用不對稱或非全相運行方式的優(yōu)點，在于減少了備用設(shè)備，節(jié)省了投資，而不停電分相檢修，改善事故后系統(tǒng)的工作條件，提高對用戶的供電可靠性。

電力系統(tǒng)不對稱運行雖然具有以上優(yōu)點，但當(dāng)系統(tǒng)長期處在不對稱運行情況下，也會帶來許多不利影響。

（1）發(fā)電機不對稱運行時，定子電流中除正序分量外，還有負序分量。正序電流與正常工作的電流一樣，對發(fā)電機沒有什么特殊的影響。負序電流則不然，除了使定子三相電流不平衡，個別相的繞組可能超過額定值而使該繞組過熱外，還會引起轉(zhuǎn)子發(fā)熱和機械振動。因為當(dāng)負序電流流過發(fā)電機時，將產(chǎn)生負序旋轉(zhuǎn)磁場，這個磁場有兩種作用：其一，它與勵磁磁場作用，產(chǎn)生以兩倍頻率脈動的轉(zhuǎn)矩，因而發(fā)電機將出現(xiàn)100HZ的振動。其二，它以兩倍同步轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)子相切割，產(chǎn)生變電磁力矩，因而在勵磁繞組、阻尼繞組以及轉(zhuǎn)子本身內(nèi)感應(yīng)100HZ的交流電流，引起附加損耗。因此，振動和轉(zhuǎn)子發(fā)熱，往往是限制發(fā)電機不對稱運行的主要因素。

（2）不對稱運行時，變壓器的三相電流不平衡，每相繞組發(fā)熱

不一致，很可能個別相繞組已經(jīng)過熱，而其余兩相負荷不大，溫度不高，因此必須按發(fā)熱條件來決定變壓器的可用容量。

（3）不對稱運行時，也將引起系統(tǒng)電壓的不對稱，使電能質(zhì)量變壞，對用戶產(chǎn)生不良影響。對于異步發(fā)電機，一般情況下，雖不至于破壞其正常運行，也會引起出力減小，壽命降低。例如負序電壓達5%時，異步電動機出力將降低10%～15%；負序電壓達7%時，則出力降低20%～25。

（4）當(dāng)輸電線路上流過零序電流時，在沿輸電線路平行架設(shè)的通訊線上將感應(yīng)對地電壓，危及通訊設(shè)備和工作人員的安全，影響通訊質(zhì)量；當(dāng)輸電線路與鐵路平行時，也可能影響鐵道自動閉鎖裝置的正常工作。因此，應(yīng)當(dāng)核算電力系統(tǒng)不對稱運行時對通訊設(shè)備的影響，必要時應(yīng)采取措施，減小影響；或在通訊設(shè)備裝設(shè)保護裝置。

（5）不對稱運行時，可能造成繼電保護裝置誤動作，因此必須進行分析和校驗。對于允許非全相運行的系統(tǒng)，對繼電保護裝置要求比較復(fù)雜。

（6）不對稱運行時，零序電流長期通過大地，接地裝置的電位升高，跨步電壓和接觸電壓增大，故接地裝置應(yīng)按不對稱狀態(tài)下保證人身安全加以檢驗。

（7）不對稱運行時，各相電流大小不相等，使系統(tǒng)的功率損耗增大；同時，系統(tǒng)潮流不能按經(jīng)濟分配，也將影響運行的經(jīng)濟性。

3結(jié)束語

對于電力系統(tǒng)的不對稱運行，既要認識它的實際意義，也要考慮到它的不良影響。在采用不對稱運行方式時，必須全面分析，確定不對稱運行時的允許負荷，采取適當(dāng)措施，減少和限制負序電流和零序電流的影響。

參考文獻

[1]王新學(xué)《電力網(wǎng)及電力系統(tǒng)》，西安電力學(xué)校，2006年出版.