三相不平衡有功無功綜合補償方法研究

楊艷敏

中電裝備山東電子有限公司 山東濟南 250000

我國的發展十分迅猛，在用電量需求方面逐漸增強，不可避免的對電力供應網的負荷急劇增大，各種不對稱的非線性的負荷對電力供應網的壓力不斷增多，容易使電力供應網出現電壓波形畸變，電壓波動，和三相不平衡等多種問題，從而威脅到供電系統的安全運行，不僅會使供電質量下降，還會增加很多不必要的損耗。

1.三相不平衡度的計算和研究

檢測與衡量輸電的電能質量的關鍵指標之一就是針對三相不平衡度的計算與研究，而電壓正序與負序值的計算則是三相不平衡度計算的基礎。三相不平衡度的定義有很多種，我國主要將其定義為電壓的負序均方根值比正序分量均方根值，要對三相電壓進行實時測量才能通過有功和無功來計算三相不平衡度，要滿足三相負載平衡。

在實際的供電系統中無法直接控制用戶的用電有功和無功的情況，需要調整負荷量來進行測量并計算，根據基本供電系統運行指標正常工況下三相不平衡度不能超過15%。

2.三相不平衡的具體表現

想要在供電過程中達到安全高效的目的三相負荷平衡是最基礎的要求。三相不平衡問題在供電線路中出現容易導致供電過程中供電線路的加速老化或者配電變壓器的供電效率受到下降的影響，嚴重的則會導致三相電線路中的某一項線路受損，配電線路中的開關受到沖擊燒壞或者變壓器直接燒毀等嚴重后果，只有使三相負荷平衡才能保證用戶用電的安全穩定。而三相負荷不對稱則是導致三相不平衡問題的主要因素，而這種情況會使中性點電位發生偏移，導致線路功率損耗變大降低線路輸電效率。而接在不同負荷相也會對用戶產生不同的影響，主要是會對用戶使用的電器造成能效下降和使用電壓不穩，對小型電器的危害則更大會導致電器絕緣體擊穿或電器直接燒毀等現象，導致漏電事故出現人員傷亡等巨大風險。對于使用電力驅動的設備三相不平衡問題則會導致電機有過熱或燒毀的風險出現。三相不平衡問題還會使輸電線路中出現不平衡的電壓，從而導致電位偏移和中性線電流加大，出現巨大的電路損耗。經過很多的實踐可以得知，一般情況下三相不平衡問題的出現可以提高2%-10%的線路受損率，三相不平衡度越高則線損率升高越明顯。因此只有將三相不平衡問題解決，才能使輸電線路正常運轉保證線路輸電效率和安全，減少線路功耗損失和人員傷亡的事故。

3.有功無功綜合補償治理方式

3.1 永磁補償開關

永磁補償開關相較于普通開關擁有較高的速度和較好的離散性，而其同時還是換相開關操作較普通開關更為頻繁，所以使用壽命也相對來說較長。采用永磁低壓操作機構主要進行的操作是進行不平衡負荷的換相操作和作為補償電路中的補償投切開關，而這類開關的結構較為簡單所以使用壽命較長，維護成本也相對較低從而使其擁有更強的使用可靠性，在供電用電領域的大規模應用比較適宜。

3.2 無功補償治理方法

無功補償對于輸電線路供電時的無功功率有著顯著的降低作用，同時還能提高供電系統和輸電線路的供電效率，減少損耗。在配電系統中采用的無功補償方式大多是無功集中補償的形式，主要做法就是在變壓器低壓側使用無功補償裝置來進行改善。而這種方式在電容器組進行無功補償時還要串聯所對應的電抗器，串入電抗器的作用是防止永磁開關在投切控制電容器組無功補償裝置會產生的沖擊電流，并且使電容器組和輸電線路之間產生的低頻諧振得到抑制。采用電壓和無功功率復合控制的策略能夠在電容器組進行無功補償的投切數據判斷更為精準，有效的防止使用功率因素或無功功率作為判斷依據所產生的缺陷型和單一性，從而使數據判斷更為精確合理。

3.3 有功補償和無功補償綜合運用的方法

無功補償和有功補償統一結合的方式對三相不平衡問題的治理具體過程主要包括數據狀態信息采集單元，綜合配套分析控制單元，以及綜合配套設備單元，其結構詳見圖1。

圖1無功補償和有功補償的三相不平衡治理結構圖

圖1 中的配套設備包括自動換相設備和電容器組投切設備，通過綜合分析控制單元整合分析數據狀態信息采集單元采集到的輸電線路的線路信息進行判斷，從而生成具體的操作命令和策略下達至配套設備單元，配套設備單元接受命令進行相應的負荷切換相或者進行無功補償。綜合分析控制單元包括負荷換相控制模塊，無功補償控制模塊和電壓越限檢測調理模塊，其工作原理簡單來說就是電壓越過標準限定值時首先需要進行的操作就是電容器組投切調整電壓值，若全部電容器組投入工作仍不能使電壓達到標準限定值，負荷換相控制模塊則投入工作，使電壓達到標準限定值，經過檢測電壓合格則進入無功補償控制模塊。