【正文】 論文題目：配電網(wǎng)三相不平衡問(wèn)題的分析與研究專(zhuān) 業(yè)：電氣工程及其自動(dòng)化本 科 生：xx （簽名） 指導(dǎo)教師：xx （簽名） 摘 要 三相不平衡因素分為事故性和正常性兩大類(lèi)。本文針對(duì)正常性三相不平衡進(jìn)行研究，闡明了三相不平衡對(duì)供電系統(tǒng)中變壓器、電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)，輸電線路等的危害,以及配電網(wǎng)三相平衡的重要性。本文通過(guò)MATLAB仿真對(duì)三相不平衡產(chǎn)生原因進(jìn)行了建模和分析：?jiǎn)蜗嘟拥厥桥潆娤到y(tǒng)最常見(jiàn)故障，多發(fā)生潮濕、多雨天氣。一般由于導(dǎo)線斷線落地、絕緣子擊穿等原因造成，最終引發(fā)電壓和電流的不平衡。電壓互感器鐵磁諧振，主要原因是系統(tǒng)中電磁式電壓互感器由于各種原因?qū)е妈F心磁飽和，從而與系統(tǒng)電容產(chǎn)生鐵磁諧振，引起三相不平衡。消弧線圈，中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地能使三相不平衡度增大，并當(dāng)與系統(tǒng)電容發(fā)生諧振時(shí)，三相電壓都驟增，對(duì)系統(tǒng)設(shè)備損壞很大。針對(duì)三相不平衡的不同起因，進(jìn)行 MATLAB仿真，得到了三相電壓波形圖及電壓值，并根據(jù)仿真結(jié)果進(jìn)行詳細(xì)分析，提出相應(yīng)的解決措施。本課題是以35kV配電網(wǎng)三相不平衡項(xiàng)目為依托，通過(guò)建模仿真分析與研究，找出了該電網(wǎng)三相電壓不平衡的起因，并提出了解決電壓不平衡的方案及措施。本文的研究方法和結(jié)果既有針對(duì)性地解決了實(shí)際中的問(wèn)題同時(shí)也提供了一種行之有效的理論分析方法，可以有效地提高電力系統(tǒng)的運(yùn)行和管理水平。關(guān)鍵詞:三相不平衡，消弧線圈，MATLAB仿真，鐵磁諧振Subject : Unbalanced threephase distribution network analysis and research Specialty : Power System and Automation Name : xx (Signature) Instructor: xx (Signature) ABSTRACT Unbalanced threephase factors are divided into two major categories of accidents and normal sexual unbalanced threephase study, illustrates the hazards of unbalanced threephase power supply systems, transformers, motors, generators, transmission lines, and with the importance of the grid threephase equilibrium. MATLAB simulation of threephase imbalance causes the modeling and analysis: 1 .Singlephase grounding is the most mon failure distribution system, occurs damp, wet weather. General because the wires break ground, insulator breakdown causes such as, eventually cause the voltage and current imbalance. 2. ferromagnetic resonance of saturated voltage transformer. Directtoground inductive reactance of system isunbalanced partly in general system. Because voltage transformer is saturated,directtoground inductive reactance is unbalanced partly. 3. effect of extinction coil. Thedegree of threephase unbalance is increased by adding extinction coil. The value of phasevoltage is maximum value when harmonic oscillation appears by adding extinction coil,which can damage electrical equipment. Through simulation of MATLAB, it is get oscillogram of threephase voltage and magnitude of voltage. It is listed flow processchart of threephase unbalanced reason and parallel table of every reason.This topic is 35kV distribution grid unbalanced threephase project as the basis, through modeling and simulation analysis and research to identify the cause of the grid threephase voltage unbalance, and proposed programs and measures to solve the voltage imbalance. This study both methods and results to solve practical problems and also provides an effective theoretical analysis method can effectively improve power system operation and management level.KEY WORDS: Threephase unbalance, Simulation of MATLAB, Ferromagnetic resonance 目 錄 1 1 2 4 5 5 5 63. 電力系統(tǒng)不平衡度的計(jì)算及分析 10 10 10 三相不平衡的分析方案 14 16 16 17 17 18 20 概述 20 MATLAB仿真模型的建立 22 23 23 24 28 31 36致 謝 38參 考 文 獻(xiàn) 39 現(xiàn)代社會(huì)中，電能是一種最清潔的能源，也是一種最為廣泛使用的能源，而且易于遠(yuǎn)距離傳輸和控制，所以已經(jīng)成為人類(lèi)現(xiàn)代社會(huì)最主要的能源形式。電作為一種特殊的能量存在形態(tài)，在物質(zhì)、能量、信息的轉(zhuǎn)化過(guò)程以及能量的相互轉(zhuǎn)化中起著重要的作用。由于電（或磁、電磁）本身具有極強(qiáng)的可控性，大多數(shù)的能量轉(zhuǎn)換過(guò)程都以電（或磁、電磁）作為中間能量形態(tài)進(jìn)行調(diào)控，信息表達(dá)的交換也越來(lái)越多地采用電（或磁）這種特殊介質(zhì)來(lái)實(shí)施。因此，當(dāng)代高新技術(shù)都與電能密切相關(guān)，并依賴于電能：電能是計(jì)算機(jī)、機(jī)器人的能源。電能為先進(jìn)的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程和大范圍的金融流通提供了保證；電能使當(dāng)代先進(jìn)的通信技術(shù)成為現(xiàn)實(shí)；電能使現(xiàn)代化運(yùn)輸手段得以實(shí)現(xiàn)。隨著科學(xué)技術(shù)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對(duì)電能質(zhì)量的要求越來(lái)越高。電能質(zhì)量的指標(biāo)若偏離正常水平過(guò)大，會(huì)給發(fā)電、輸變電和用電帶來(lái)不同程度的危害。電網(wǎng)電壓和頻率的偏差、諧波、三相不平衡以及電壓波動(dòng)和閃變等，均會(huì)直接影響電機(jī)的轉(zhuǎn)速、力矩和發(fā)熱，從而影響生產(chǎn)工效和產(chǎn)品質(zhì)量。所以電能質(zhì)量對(duì)于電網(wǎng)和電氣設(shè)備的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，保障產(chǎn)品質(zhì)量以及生產(chǎn)和人民生活的正常秩序均有重要意義。電能的質(zhì)量，通常用供電電壓的頻率、偏移、波動(dòng)、閃變、間斷、塌陷、尖峰、諧波、畸變、三相不平衡和高頻干擾等指標(biāo)來(lái)表征。三相不平衡屬于電能質(zhì)量重要指標(biāo)之一。在電力系統(tǒng)中，存在著種種不平衡因素，可以歸結(jié)為事故性和正常性兩大類(lèi)。正常性不平衡是由于三相元件，線路參數(shù)或負(fù)荷不對(duì)稱引起的，如電氣化鐵道中的牽引負(fù)荷、冶煉系統(tǒng)中的電弧爐等。正常性不平衡允許長(zhǎng)期存在或相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)存在。事故性不平衡由系統(tǒng)中各種非對(duì)稱性故障引起，比如單相接地短路或兩相相間短路等。事故性不平衡一般需要保護(hù)裝置切除故障元件，經(jīng)故障處理后才能重新恢復(fù)系統(tǒng)運(yùn)行。系統(tǒng)三相不平衡度如果超過(guò)一定范圍，將會(huì)影響系統(tǒng)的安全運(yùn)行。電力系統(tǒng)在正常運(yùn)行方式下，供電環(huán)節(jié)的不平衡或用電環(huán)節(jié)的不平衡都將導(dǎo)致電力系統(tǒng)三相不平衡。電力系統(tǒng)是由發(fā)電、輸電、配電和用電各個(gè)環(huán)節(jié)組成的統(tǒng)一整體。其中發(fā)電、輸電和配電又稱為供電環(huán)節(jié)。供電環(huán)節(jié)所涉及的三相元件有發(fā)電機(jī)、變壓器和線路等。由于三相發(fā)電機(jī)、變壓器等設(shè)備通常具有良好的對(duì)稱性，因此供電系統(tǒng)的不平衡主要來(lái)自于供電線路的不平衡。當(dāng)線路的各個(gè)阻抗和導(dǎo)納分別相等時(shí)，稱該線路處于平衡狀態(tài)。反之，線路處于不平衡狀態(tài)。一般而言，輸電線路的電抗遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于電阻，因此常常忽略輸電線路的電阻。線路的電抗不僅決定于導(dǎo)線的材料、有效截面積以及絕緣介質(zhì)等因素，同時(shí)于三相導(dǎo)線呈等邊三角形排列時(shí)，各相導(dǎo)線所交鏈的磁鏈相等，此時(shí)三相電抗相等，三相阻抗也隨之相等。當(dāng)三相導(dǎo)線呈水平或垂直排列時(shí)，兩邊帶線所交鏈的磁鏈相等，且大于中間相導(dǎo)線的磁鏈。由于此時(shí)三相導(dǎo)線磁鏈不相同，三相電抗不相同，三相阻抗也隨之不同。通常三相線路的對(duì)地導(dǎo)納近似相等，所以三相電抗相等與否直接決定了供電線路平衡與否。對(duì)于中性點(diǎn)不接地配電系統(tǒng)中的短距離線路而言，其三相導(dǎo)線多采用水平或垂直排列方式。由于在該排列方式中中間相導(dǎo)線的等值電容往往小于其余兩相的等值電容，所以供電線路中間相導(dǎo)線的導(dǎo)納高于其余兩相的導(dǎo)納，最終導(dǎo)致供電線路處于不平衡狀態(tài)。用電環(huán)節(jié)的不平衡是指系統(tǒng)中三相負(fù)荷不對(duì)稱所引起的系統(tǒng)三相不平衡，三相負(fù)荷不對(duì)稱是系統(tǒng)三相不平衡的最主要因素。產(chǎn)生三相負(fù)荷不對(duì)稱的主要原因是單相大容量負(fù)荷（如電氣化鐵路，電弧爐和電焊機(jī)等）在三相系統(tǒng)中的容量和電氣位置分布不合理。在對(duì)實(shí)際情況的調(diào)研中發(fā)現(xiàn)，三相電壓不平衡現(xiàn)象廣泛存在。東北電網(wǎng)有限公司對(duì)省內(nèi)兩個(gè)市的調(diào)查結(jié)果如下：某城市有1500臺(tái)變壓器，其中三相不平衡度超出規(guī)程的有125臺(tái)，占總數(shù)的22%。另一城市有965臺(tái)變壓器，其中三相不平衡度超出規(guī)程的有202太，占總數(shù)的21%。因此，本課題具有理論與實(shí)踐指導(dǎo)意義，為電力系統(tǒng)規(guī)劃、設(shè)計(jì)、運(yùn)行提供理論依據(jù)。綜上所述，深入分析三相不平衡問(wèn)題，為電力系統(tǒng)研究電能質(zhì)量問(wèn)題開(kāi)辟了新思路，為電力運(yùn)行維護(hù)提出了新起點(diǎn)，為安全優(yōu)質(zhì)供電提供了新保障。因此，本課題具有理論與實(shí)踐指導(dǎo)意義，為電力系統(tǒng)規(guī)劃、設(shè)計(jì)、運(yùn)行提供理論依據(jù)。 隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的蓬勃發(fā)展，冶金、化學(xué)等現(xiàn)代化大工業(yè)和電氣化鐵路的發(fā)展，尤其是計(jì)算機(jī)﹑現(xiàn)代控制理論﹑精密測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用，使得敏感電力負(fù)荷所占比重日益增大，社會(huì)對(duì)電能質(zhì)量的要求越來(lái)越高。而社會(huì)電氣化程度提高，現(xiàn)代電力電子設(shè)備等非線性負(fù)荷大量使用，不斷惡化電能質(zhì)量。電網(wǎng)負(fù)荷加大，電力系統(tǒng)中的非線性負(fù)荷(硅整流設(shè)備、電解設(shè)備、電力機(jī)車(chē))及沖擊性、波動(dòng)性負(fù)荷(電弧爐、軋鋼機(jī)、電力機(jī)車(chē)運(yùn)行)使得電網(wǎng)發(fā)生波形畸變(諧波)、電壓波動(dòng)、閃變、三相不平衡，非對(duì)稱性(負(fù)序)和