《电能优化技术》论文

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1、尢糸昇花乂垮jiangsuuniversityofscieneeandtechnology《电能优化技术》课程综合论文姓名：苏宸宸学号：0945533126班级：电气（1）专业：电气工程及其自动化学院：电气与信息工程学院2012年12月三相不平衡对电网的影响及无功补偿苏宸宸在低压配电网屮由丁•存在的大量电感性负荷及三相负荷用电的不同时性，尤其是单相大容量负荷的使用，造成配电网处在不平衡状态下运行，这将给配电网带來很人危害，如造成屯网功率因数低、增加配屯网线路和设备的损耗，影响电网电能质量等。因此研究三和不平衡电网运行的补偿理论和算法，实现配电

2、网三相负荷平衡化。降低线路损耗和提高电能质量，都具有相当重要的经济意义和社会效益。0引言功率因数低和三和不平衡是电网尤其是低压配电网普遍存在的两大问题。在现代电力系统中，线路、变压器、异步电动机等设备元件都要消耗无功功率，如果这部分无功功率得不到补偿，将造成大量无功功率的流动，使电网功率因数低下，增加电力系统的有功功率损耗、降低设备利用率、影响输电能力等，给系统运行的安全性、稳定性和经济性都带來不利影响。因此，无功功率控制己成为保障电力系统稳定运行的必要措施。这种情况下，必须对无功进行补偿，无功功率补偿对电力系统具有重更意义。在实际系统屮，三

3、相不平衡和无功功率往往同时存在，最好的方法是在补偿无功功率的同时实现系统的三相负荷平衡山叽所以，可以对电网进行分相补偿和调控，以解决无功、三相不平衡带來的负序电流电压等对电网的不利影响以及电网运行的经济性，最终改善电网的质量。1三相负荷平衡化理论1.1相间负荷不平衡补偿的基本原理平衡的三相系统总功率是恒定的且与时间无关，而不平衡的三相系统的总功率却是在其平均值上下脉动。因此，将不平衡三和系统变换成平衡的三和系统时,在变换设备中应该设有能够暂时储积电磁能量的电感线圈和电容器的电路元件。根据Steinmetz原理⑷习，对于符合不对称的三相系统，通

4、过在各相间并联适当的补偿导纳，可以使不平衡的三相负荷变换成一个平衡的三和有功负荷且不会改变电源和负荷间的有功功率交换。1.2负荷不平衡补偿原理在相间负荷不平衡的平衡化例子基础上，可以导出一般不平衡三相负荷的平衡化原理。首先，所有的无屮性线的星型接线都可以变换三角型接线，在变换后,把负荷和补偿器均用导纳模型来处理，这样便于向量分析。这里以三相三线制线路的负荷不平衡补偿为例加以说明。假设电源电压平衡，三相三角型负载，可以看作三个单相负载。以ab相为例，ab相阻抗以导纳形式表示为Yab,由导和电纳组成，即Yab=Gab+jBab0o下面，将这个三相

5、负荷补偿为对称模型。首先，把负荷补偿为功率因数为1。做岀加入补偿导纳的模型如图1和图2所示⑵。设用于提苛功率因数的这部分电纳为Babi=—BabO，Bbci=—BbcO，Bcai=—Bca0。这样，线路传输的都是有功功率，和间的电导分别为Gab，G&,Gca，仍不对称。为平衡Gdb，做如下补偿：在b、c相间接入电容性，同时，在c、a相最后，可间接入电感性电纳Bca2=—Ga/V3o同理，可类似地补偿Gbc，Gca由以上分析得到补偿电纳为Bab——BabO*(Gab—Gca)Bbc=—BbcOI/V3(Gbc—Gab)labcc彳llabc图3

6、p・q检测方法的原理框图p-q运算方法的原理框图如图3所示。C32uBea——BcaO接入这些补偿电纳后就把不平衡的三相负荷变换成一个平衡的三有功负荷,由以上的分析也可以知道通过加入补偿电纳后，提高了功率因数，改变了负荷在三相间的分布，但并不改变电源和负荷间的有功功率交换［2】。2p-q检测方法从原理图中可知，p・q检测方法可滤去负序电流和谐波电流。实现过程是通过分离出瞬时功率屮的直流分量万，0再经过反变换即求出负荷电流屮的基波正序分量，进而分离出负荷电流屮的负序分量和谐波分量，在负荷侧并联一个可控的补偿装置，使其产生的负序电流和谐波电流正好

7、满足负荷的需要，从而可防止负序电流和谐波电流流入系统，使负荷侧注入系统的电流为纯基波正序电流。整个过程容易理解，分离出的》，。经过坐标变换后可以得到基波正序分量的Af、输以下是分析过程。p-q检测方法的假设是三相电源平衡，三相电流不平衡，其瞬时值可表示为X4=V5工[岸siii(/^.r+环)+shekel+%)]fr=loc/b=75工[斤曲1(辰労+区—120°)+*5in(&r+何+120°)](1)glg/c=0工[岸sin(/sr+蕪+120°)4-z?siii(Zr

8、分量有效值和相位角；口,代为第k次谐波电流的负序分量有效值和相位角。将三相电流变换为（X,卩分量，可以得到石=的f［乐泗伙创+丐）+i：泗（斤朝十坏）］：1（?）牟