徐 暉,李川禮,李 超
(雅礱江流域水電開發(fā)有限公司,四川成都 610000)
發(fā)電機(jī)定子鐵心磁化試驗(yàn)在發(fā)電機(jī)定子鐵心疊片完成后進(jìn)行,目的是檢驗(yàn)發(fā)電機(jī)的鐵心片間絕緣是否良好,壓緊螺栓是否壓緊。鐵心磁化試驗(yàn)采用單電源兩相接線方式,在合閘瞬間有沖擊,產(chǎn)生激磁涌流,并且會引起10 kV系統(tǒng)的三相電壓不平衡。
通過發(fā)電機(jī)鐵心磁化試驗(yàn)測出的實(shí)際三相不平衡度數(shù)值,與理論值進(jìn)行比較。得出在實(shí)際電力生產(chǎn)過程中,單相負(fù)荷對三相電力系統(tǒng)的影響,有著非常重要的意義。
三相不對稱負(fù)荷連接示意圖如圖1所示, 規(guī)定感性負(fù)荷無功功率為正,容性負(fù)荷無功功率為負(fù)。
圖1 三相不對稱負(fù)荷連接示意圖
三相負(fù)荷的正序容量定義為:
三相負(fù)荷的負(fù)序容量[1]定義為:
三相不對稱負(fù)荷的供電系統(tǒng)原理示意如圖2所示,設(shè)三相電源電壓正弦對稱,無窮大電源至公共連接點(diǎn)的系統(tǒng)等值阻抗為(Rd+jXd)。
應(yīng)用對稱分量法,可得公共連接點(diǎn)(PCC)的三相電壓的正序分量和負(fù)序分量。
圖2 三相不對稱負(fù)荷的供電系統(tǒng)原理示意圖
根據(jù)三相電壓不平衡度的定義:
上式中,Id為公共連接點(diǎn)的系統(tǒng)短路電流,并考慮到Id?I1。設(shè)Sd表示公共連接點(diǎn)的系統(tǒng)短路容量,則上式可改寫為:
即在三相對稱電源供電的三相三線制配電系統(tǒng)中,由三相不對稱負(fù)荷在公共連接點(diǎn)引起的三相電壓不平衡度等于負(fù)荷的負(fù)序容量與公共連接點(diǎn)的系統(tǒng)短路容量之比[2]。
上式表明,三相不對稱負(fù)荷引起的三相電流或電壓不平衡度僅與負(fù)荷功率有關(guān),而與負(fù)荷的供電電壓高低無關(guān)。
圖3為鐵心磁化試驗(yàn)接線圖。圖中:U1為勵磁電壓測量電壓表;U21、U22為感應(yīng)電壓測量電壓表;A為勵磁電流測量電流表;W為低功率因素瓦特表;PT為電壓互感器;CT為電流互感器;DL為
斷路器。
圖3 鐵心磁化試驗(yàn)接線圖
10 kV開關(guān)取自10 kV系統(tǒng)A、C兩相,PT為10 kV系統(tǒng)母線上PT,U1測量為母線上電壓。由定子鐵心磁化試驗(yàn)單相負(fù)荷引起的10 kV系統(tǒng)三相不平衡度理論值計(jì)算。
由此,其三相電壓不平衡度為:
Sca=S=2 663 kVA;Sd為系統(tǒng)短路容量;Sd=1 600 A×35 kV=56 000 kVA
三相電壓不平衡度計(jì)算公式:
圖4為定子鐵心磁化試驗(yàn)時,電壓表U1測出的10 kV系統(tǒng)三相電壓有效值。其中:Ua=5.982 kV,Ub=6.250 kV,Uc=5.968 kV。
由此計(jì)算出三相電壓不平衡度為:ε≈4.648%。
圖4 定子鐵心磁化試驗(yàn)時10 kV系統(tǒng)三相電壓波形圖
由定子鐵心磁化試驗(yàn)得出,三相不對稱負(fù)荷引起的三相電壓不平衡度僅與負(fù)荷功率有關(guān),而與負(fù)荷的供電電壓高低無關(guān)。
由單相負(fù)荷造成的電力系統(tǒng)三相電壓不平衡理論計(jì)算值εU=4.755%與實(shí)際定子鐵心磁化試驗(yàn)圖形計(jì)算結(jié)果ε=4.648%相差不大,主要差別原因?yàn)橄到y(tǒng)進(jìn)線三相架空線路對地電容不平衡引起。
根據(jù)GB/T 15543—2008《電能質(zhì)量 三相電壓不平衡》中電壓不平衡度限值規(guī)定: 電網(wǎng)正常運(yùn)行時,負(fù)序電壓不平衡度不超過2%,短時不超過4%。所以該定子鐵心磁化試驗(yàn)接入三相系統(tǒng)中對系統(tǒng)三相電壓造成很大偏移,影響系統(tǒng)穩(wěn)定性。所以單相負(fù)荷不能長時間接入三相系統(tǒng)中運(yùn)行。
[1] 同向前,王海燕,尹軍.基于負(fù)荷功率的三相不平衡度的計(jì)算方法[J].電力系統(tǒng)及其自動化學(xué)報,2011,23(2):24-30.
[2] 鄭國華,張麗.電力系統(tǒng)電壓的不平衡度討論[J].交通運(yùn)輸工程與信息學(xué)報,2005,3(4):45-49.