定子铁心磁化试验引起的10 kV系统三相不平衡度的实例分析探究

徐 晖，李川礼，李 超

(雅砻江流域水电开发有限公司，四川成都 610000)

0 引言

发电机定子铁心磁化试验在发电机定子铁心叠片完成后进行，目的是检验发电机的铁心片间绝缘是否良好，压紧螺栓是否压紧。铁心磁化试验采用单电源两相接线方式，在合闸瞬间有冲击，产生激磁涌流，并且会引起10 kV系统的三相电压不平衡。

通过发电机铁心磁化试验测出的实际三相不平衡度数值，与理论值进行比较。得出在实际电力生产过程中，单相负荷对三相电力系统的影响，有着非常重要的意义。

1 三相负荷序容量的引入

三相不对称负荷连接示意图如图1所示， 规定感性负荷无功功率为正，容性负荷无功功率为负。

图1 三相不对称负荷连接示意图

三相负荷的正序容量定义为：

三相负荷的负序容量[1]定义为：

2 三相电压不平衡度理论计算

三相不对称负荷的供电系统原理示意如图2所示，设三相电源电压正弦对称，无穷大电源至公共连接点的系统等值阻抗为(Rd+jXd)。

应用对称分量法，可得公共连接点(PCC)的三相电压的正序分量和负序分量。

图2 三相不对称负荷的供电系统原理示意图

根据三相电压不平衡度的定义：

上式中，Id为公共连接点的系统短路电流，并考虑到Id≫I1。设Sd表示公共连接点的系统短路容量，则上式可改写为：

即在三相对称电源供电的三相三线制配电系统中，由三相不对称负荷在公共连接点引起的三相电压不平衡度等于负荷的负序容量与公共连接点的系统短路容量之比[2]。

上式表明，三相不对称负荷引起的三相电流或电压不平衡度仅与负荷功率有关，而与负荷的供电电压高低无关。

3 定子铁心磁化试验三相电压不平衡度理论值与实际值比较

3.1 定子铁心磁化试验引起10 kV系统三相电压不平衡度理论值计算

图3为铁心磁化试验接线图。图中：U1为励磁电压测量电压表；U21、U22为感应电压测量电压表；A为励磁电流测量电流表；W为低功率因素瓦特表；PT为电压互感器；CT为电流互感器；DL为

断路器。

图3 铁心磁化试验接线图

10 kV开关取自10 kV系统A、C两相，PT为10 kV系统母线上PT，U1测量为母线上电压。由定子铁心磁化试验单相负荷引起的10 kV系统三相不平衡度理论值计算。

由此，其三相电压不平衡度为：

Sca=S=2 663 kVA；Sd为系统短路容量；Sd=1 600 A×35 kV=56 000 kVA

3.2 定子铁心磁化试验引起10 kV系统三相电压不平衡度实际值计算

三相电压不平衡度计算公式：

图4为定子铁心磁化试验时，电压表U1测出的10 kV系统三相电压有效值。其中：Ua=5.982 kV，Ub=6.250 kV，Uc=5.968 kV。

由此计算出三相电压不平衡度为：ε≈4.648%。

图4 定子铁心磁化试验时10 kV系统三相电压波形图

4 结论

由定子铁心磁化试验得出，三相不对称负荷引起的三相电压不平衡度仅与负荷功率有关，而与负荷的供电电压高低无关。

由单相负荷造成的电力系统三相电压不平衡理论计算值εU=4.755%与实际定子铁心磁化试验图形计算结果ε=4.648%相差不大，主要差别原因为系统进线三相架空线路对地电容不平衡引起。

根据GB/T 15543—2008《电能质量 三相电压不平衡》中电压不平衡度限值规定： 电网正常运行时，负序电压不平衡度不超过2%，短时不超过4%。所以该定子铁心磁化试验接入三相系统中对系统三相电压造成很大偏移，影响系统稳定性。所以单相负荷不能长时间接入三相系统中运行。

[1] 同向前，王海燕，尹军.基于负荷功率的三相不平衡度的计算方法[J].电力系统及其自动化学报，2011，23(2)：24-30.

[2] 郑国华，张丽.电力系统电压的不平衡度讨论[J].交通运输工程与信息学报，2005，3(4)：45-49.