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解决35kV母线三相不平衡电压的措施
邯郸电业局(邯郸 056035) 张振国
文 摘 在实际电网中存在着各相对地电容不平衡、尤其是中相电容偏低的现象，这是造成母线三相不平衡的主要因素。对电容不平衡进行合理的补偿可有效地解决这一问题。文章从理论分析入手，并介绍了中相补偿、分散补偿的实施细节，以及其技术、经济的效果。关键词 电网 35 kV母线 三相不平衡 对地电容 中相补偿。
1 不平衡电压产生的原因
在中性点绝缘的电力系统中，由于各相对地电容不相等(因线路排列方式造成)，引起了中性点对地的位移电压。电压互感器的高压线圈的尾头是直接接地的，这个位移电压引起了三相电压的不对称，并在开口三角形回路产生一个不平衡电压。中性点绝缘的等效电路如附图所示。
附图 中性点绝缘的等效电路
根据图1等效电路，可列出下列方程式：
解方程并引入相因子＝ej120°，得
(1)
式中Ux为相电压值。
由式(1)式可知，如果Ca＝Cb＝Cc＝Co，则上式分子
由此可知，中性点绝缘的不平衡电压是由三相对地电容不平衡引起的。对6～10 kV系统来说电缆线路占的比例较大，三相对地电容基本平衡，中性点位移电压较低。而对35 kV系统来说式中：
(3)
(4)
Uo叫网络的不对称度， d叫网络的阻尼率。实际测量表明，具有正常绝缘的架空电网的阻尼率一般不超过3%～5%，当绝缘积污受潮时，阻尼率可增大到10%，当绝缘普遍采用硅橡胶长期涂料时，阻尼率可降到1%以下。
由(2)式可知，阻尼率对位移电压的影响不大。
在中性点绝缘系统中，为了从根本上消除铁磁谐振过电压和断续弧光接地过电压，一般都需装设接地电容电流的补偿装置(见图1)，经补偿后，中性点的电压UN为：
(5)
其中P为补偿度，d为网络的阻尼率
(6)
(7)
式中 ro——补偿电抗器有功损耗的等效电
阻；
IL——流过电抗器的补偿电流；
IDc——单相接地电容电流。
比较式(2)和式(5)，接入补偿电抗器后，中性点的电位要发生明显变化，因为补偿度P远小于1。而系统随着防污闪工作的加强，网络的阻尼率越来越小，在网络不对称度Uo不变的情况下，中性点的电压将明显升高，有时会引起虚幻接地现象。
2 减小不平衡电压的措施
由公式(5)可知，减小UN的方法，一个是增大补偿度P和阻尼率d，而这个方法是受其它条件制约的；另一个方法则是减小不对称度Uo。这里主要研究降低Uo的方法。由公式(3)可知，Uo的大小决定三相对地电容的不对称性，对水平排列的架空线路来说，一般中间相对地电容较小。如果变电站采用交错接线或线路合理换位，这个问题也可以解决。宾际上变电站都是按A、B、C顺序接线，对短线路一般又不换位，对电缆线路(三相对地电容基本平衡)，对6～10 kV导线来说Uo很小，而对35 kV系统来说，Uo比较大。
针对上述情况，通过多次研究讨论，准备用线路中间相补偿电容的办法来解决。于是选定在我局王风110 kV变电站35 kV母线作为试点，其出线资料见表1。
表1 王风站35 kV母线各路出线资料
逐次试验情况如表2。
表2 中相用电容补偿前后的对照
电容量/μF PT二次电压/V 开口角
电压/V 不平衡度
/% A B C 补偿前 62 58.5 61.5 6.9 5.77 补偿0.0428(7台) 60 62.5 60 5.2 4.9 补偿0.0375(8台) 60.5 62.5 60.5 3.4 4.11 补偿0.0333(9台) 60 62 60 2.9 3.3 补偿0.0300(10台) 60 61.5 60 1.5 1.64
用上述试验所用10 kV电容器串联安装是不行的。于是又去北京电容器厂共同研制，开发了一种特种电容器(即线路平衡电容器)，其额定电压为40 kV，额定电容量有0.005 μF和0.001 μF两种，研制成功后进行了安装和试验。
3 安装方法及效果
上次做试验是在母线PT处，这次考虑都装在PT处，若较长线路331号停运时会出现过补偿，不如采用分散补偿为好，在母线PT处装0.01 μF，在331号出线处装0.01 μF，效果则更好。装电容前后不同工作状态的对照情况见表3
表3 装电容前后不同运行方式下的试验效果
电压/V 不平衡度
/% A B C 不装电容器之前 62 58.5 61.5 6.9 5.77 331号装电容器，
PT处不装 60.2 59.17 60.7 3.3 2.5 331号停运，PT
处不装电容器 60.4 59.4 60.8 3.29 2.32 331号停运，PT
处装电容器 60.5 60.4 60.75 1.5 0.58 331号及PT处
都装电容器，正
常运行方式 60.15 60.1 60.6 1.55 0.83
实践证明，这次研制试验方案是成功的，效果是好的，对35 KV母线三相电压不平衡用电容器补偿线路分布电容的尝试获得了较满意的结果。
4 结论
① 在实际电网中确实存在着中相对地电容偏低的状况，它是造成母线三相不平衡的主要因素，合理补偿中相电容的差值，可有效解决三相电压不平衡的问题。
② 实际补偿中相电容数值与估算的应补偿的电容量差值不大，基本相吻合。通过试验证明，在线路长20 km以上补偿0.01 μF×2，在线路长在20 km以下的补偿0.01 μF×1即可。
③ 建议制造Ue为40 kV，Ce为0.005 μF、0.01 μF两种规范的线路平衡电容器，可根据情况灵活安装，简便易行。