于英民

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

[關(guān)鍵詞]電力系統(tǒng) 不對稱運(yùn)行 措施

[中圖分類號]TM715

[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)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(yùn)行設(shè)計(jì)的，而用電設(shè)備也同樣是按照三相對稱運(yùn)行條件設(shè)計(jì)的，因此，電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行情況，是指電力系統(tǒng)運(yùn)行在對稱狀態(tài)，即系統(tǒng)各項(xiàng)的參數(shù)對稱、負(fù)荷對稱、系統(tǒng)內(nèi)各處的電壓和電流也對稱，發(fā)電機(jī)和變壓器等電氣設(shè)備處于此條件之下。

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

2電力系統(tǒng)不對稱運(yùn)行

通常認(rèn)為電力系統(tǒng)只能在對稱的情況下運(yùn)行，對于負(fù)荷的不平衡有著嚴(yán)格的規(guī)定，例如發(fā)電機(jī)的負(fù)荷電流不準(zhǔn)超過額定電流的5%，這樣規(guī)定主要是從發(fā)電機(jī)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(yùn)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(yùn)行實(shí)踐和科學(xué)實(shí)驗(yàn)，逐步掌握電力系統(tǒng)不正常運(yùn)行的規(guī)律，從而有可能在一定條件下利用這種運(yùn)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(yùn)行方式也具有很大的實(shí)際意義。

（1）在中性點(diǎn)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(shí)，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(shí)間內(nèi)繼續(xù)兩相運(yùn)行，待將電源和負(fù)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(diǎn)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(shí)，只切除故障相，短時(shí)間維持兩相運(yùn)行，然后重合閘。這樣，能提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。

（3）在某些中性點(diǎn)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(yùn)行一定的時(shí)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(fù)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(yùn)行方式的優(yōu)點(diǎn)，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(yùn)行雖然具有以上優(yōu)點(diǎn)，但當(dāng)系統(tǒng)長期處在不對稱運(yùn)行情況下，也會(huì)帶來許多不利影響。

（1）發(fā)電機(jī)不對稱運(yùn)行時(shí)，定子電流中除正序分量外，還有負(fù)序分量。正序電流與正常工作的電流一樣，對發(fā)電機(jī)沒有什么特殊的影響。負(fù)序電流則不然，除了使定子三相電流不平衡，個(gè)別相的繞組可能超過額定值而使該繞組過熱外，還會(huì)引起轉(zhuǎn)子發(fā)熱和機(jī)械振動(dòng)。因?yàn)楫?dāng)負(fù)序電流流過發(fā)電機(jī)時(shí)，將產(chǎn)生負(fù)序旋轉(zhuǎn)磁場，這個(gè)磁場有兩種作用：其一，它與勵(lì)磁磁場作用，產(chǎn)生以兩倍頻率脈動(dòng)的轉(zhuǎn)矩，因而發(fā)電機(jī)將出現(xiàn)100HZ的振動(dòng)。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(lì)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(dòng)和轉(zhuǎn)子發(fā)熱，往往是限制發(fā)電機(jī)不對稱運(yùn)行的主要因素。

（2）不對稱運(yùn)行時(shí)，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(gè)別相繞組已經(jīng)過熱，而其余兩相負(fù)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(yùn)行時(shí)，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(jī)，一般情況下，雖不至于破壞其正常運(yùn)行，也會(huì)引起出力減小，壽命降低。例如負(fù)序電壓達(dá)5%時(shí)，異步電動(dòng)機(jī)出力將降低10%～15%；負(fù)序電壓達(dá)7%時(shí)，則出力降低20%～25。

（4）當(dāng)輸電線路上流過零序電流時(shí)，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(shí)，也可能影響鐵道自動(dòng)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(yùn)行時(shí)對通訊設(shè)備的影響，必要時(shí)應(yīng)采取措施，減小影響；或在通訊設(shè)備裝設(shè)保護(hù)裝置。

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

（6）不對稱運(yùn)行時(shí)，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(yàn)。

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

3結(jié)束語

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

參考文獻(xiàn)

[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.