電力系統不對稱運行的分析

于英民

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

[關鍵詞]電力系統 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

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

電力系統也會出現不對稱運行情況，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電力系統不對稱運行

通常認為電力系統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定，例如發電機的負荷電流不準超過額定電流的5%，這樣規定主要是從發電機的安全來考慮的，對于電力系統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，通過電力系統的運行實踐和科學實驗，逐步掌握電力系統不正常運行的規律，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中，當線路或變壓器組的一相發生故障時，可以讓該相停電檢修，而其余兩相繼續供電。這樣，僅限制了部分出力，不致全線停電；或者在短時間內繼續兩相運行，待將電源和負荷妥善安排，系統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內采用分相斷路器和按相重合閘，當系統發生單相接地短路時，只切除故障相，短時間維持兩相運行，然后重合閘。這樣，能提高電力系統運行的穩定性。

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

（4）允許大容量不對稱負荷接地系統，如電氣化鐵道。

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

電力系統不對稱運行雖然具有以上優點，但當系統長期處在不對稱運行情況下，也會帶來許多不利影響。

（1）發電機不對稱運行時，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，還會引起轉子發熱和機械振動。因為當負序電流流過發電機時，將產生負序旋轉磁場，這個磁場有兩種作用：其一，它與勵磁磁場作用，產生以兩倍頻率脈動的轉矩，因而發電機將出現100HZ的振動。其二，它以兩倍同步轉速與轉子相切割，產生變電磁力矩，因而在勵磁繞組、阻尼繞組以及轉子本身內感應100HZ的交流電流，引起附加損耗。因此，振動和轉子發熱，往往是限制發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，每相繞組發熱

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

（3）不對稱運行時，也將引起系統電壓的不對稱，使電能質量變壞，對用戶產生不良影響。對于異步發電機，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）當輸電線路上流過零序電流時，在沿輸電線路平行架設的通訊線上將感應對地電壓，危及通訊設備和工作人員的安全，影響通訊質量；當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，應當核算電力系統不對稱運行時對通訊設備的影響，必要時應采取措施，減小影響；或在通訊設備裝設保護裝置。

（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，對繼電保護裝置要求比較復雜。

（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，故接地裝置應按不對稱狀態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，使系統的功率損耗增大；同時，系統潮流不能按經濟分配，也將影響運行的經濟性。

3結束語

對于電力系統的不對稱運行，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《電力網及電力系統》，西安電力學校，2006年出版.