浅析供配电系统三相不平衡的无功补偿
三相不平衡调节及无功补偿装置
三相不平衡调节及无功补偿装置□杨嘉文１概述在中、低压配电网系统中，存在着大量的单相，不对称、非线性，冲击性负荷，三相负荷系统是随机变化的，这些负荷会使配电系统产生三相不平衡，三相负荷不平衡会导致供电系统三相电压、电流的不平衡，引起电网负序电压和负序电流，影响供电质量，进而增加线路损耗，降低供电可靠性。
因此电力变压器运行规程规定，Ｙ／Ｙ０变压器的中线电流不能超过额定电流的２５％。
由以上可知对负荷不平衡、无功短缺进行补偿对配电网来说有很大的实用价值，它可以降低线损，提高电能质量，增加配电网的可靠性。
由于负荷分配不均，负荷性质也不一致，造成低压供电系统无功不足，负荷不平衡。
尤其是经济水平较为发达的地区表现更为明显。
无功不足、负荷不平衡这两个问题已成为配电系统的两大难题。
针对无功不足的问题，国内解决的办法是：合理配置低压无功补偿电容器，其补偿的原则多数是共补与分补相结合，并采取可控硅投切、接触器运行的技术模式并附加电压质量监测系统，其采取手段多是通过远红外或ＧＰＲＳ通讯系统去实现。
目前这项技术已基本成熟，但它没有考虑到如何去改善配电低压系统三相不平衡的情况，投切不当时，反而增加不平衡的情况。
因此，三相不平衡的问题已成为当前配电系统亟待解决的问题，也是配电系统的技术空白。
２项目的实施的意义低压配电网是电力系统的末端，低压配电网采用三相四线制方式，配电变压器低压侧采用Ｙｎ０接线，电网的不平衡会增加线路及变压器的损耗，降低变压器的出力，影响电网的供电质量，甚至会影响电能表的精度，造成计量系统计费损失，由于三相负荷不平衡造成中线电流增大，会降低供电系统的可靠性，影响配电系统的安全运行。
２．１中线电流带来的变压器损耗２．１．１附加铁损Ｙ／Ｙｎ０接线的配电变压器采用三铁心柱结构，其一次侧无零序电流，二次侧有零序电流，因此二次侧的零序电流完全是励磁电流，产生的零序磁通不能在铁心中闭合，需通过油箱壁闭合，从而在铁箱等附件中发热产生铁损。
配电系统三相不平衡及无功补偿的应用
EA技术应用 低压配电
锦州拓新电力电子有限公司 杨云龙 王凤清
配电系统 三相不平衡及无功补偿的应用
随着经济的飞速发展高层建筑的自动化、信 息化设备发展得很快，对高层建筑内的配电系统要 求也越来越高，因此对于高层建筑的用电安全、节 约电能、提高电能质量有着重要的意义。
高层建筑一般采用６～１０ｋＶ直接供电。为了安全一般采 用两路电源和两台主变压器，发电机作备用电源，配 电室位置一般选在以下位置。
采用三相不平衡、无功补偿装置（理想状况下）结果为： Ａ相电流：ＩＡ＝１３１Ａ，功率因数为 １；Ｂ相电流：ＩＢ＝１３１Ａ，功 率因数为 １；Ｃ相电流：ＩＣ＝１３１Ａ，功率因数为１；中线电流 接近于零。
从数据上可以看出，三相不平衡、无功补偿装置既补偿 了无功又补偿了不平衡，使不平衡得到了根本的解决，与 ＴＳＣ装置相比有根本的区别。
４）程序流程
数据采集
仅单侧有电流
是 返回
否
有突变量
否
是
求稳态负序
求各侧负序突变量
是
否
单侧有负序
否 单侧有负序
是
返回
返回
是
该侧相电流之和下降 否
该侧两相电流相等 是
是
返回
闭锁差动
闭锁差动
附 图
（３）硬件结构 该装置由电源及出口模件 ＷＢ－１２组成，ＣＰＵ为８０９８ 单片机，交流量由交流差动模件的测量互感器二次侧直接引 入，通过低通滤波后直接与８０９８内部的Ａ／Ｄ相连。由于交 流量来自差动模件，不仅可以闭锁ＣＴ二次侧的断线，而且 对测量互感器二次侧的断线及测量电阻的变化所引起的差动 误动都起到闭锁作用。 改造完成后，对其进行了各种ＣＴ断线、空载投入变 压器等各项试验，证明具有足够的选择性、快速性、灵敏 性和可靠性，各项指标已达到预期要求。经过近两年的运 行，没有发生误动，为变压器的安全运行提供了可靠保 证 。EA
10KV配电系统三相负荷不平衡自动调整及无功补偿装置研究与运用
10KV配电系统三相负荷不平衡自动调整及无功补偿装置研究与运用摘要：电力系统是国民经济的重要基础，而配电系统就是电力系统的关键设备。
由于供电设备的结构及功能不同，在我国电力系统中配网的类型、结构和功能各异。
但是无论在什么条件下，配网都不可能做到随心所欲，能够做到统一规划指挥。
如果不能实现统一规划、统一指挥和统一管理，就会出现大量的重复建设和投资浪费；又由于配电网中运行管理系统不完善、故障处理效率低；又会造成大量电能消耗；更严重会给供电设备造成不可预估的损害。
配电网系统作为电力系统的重要组成部分，为保证其正常运行发挥着重要作用。
目前有两种技术可用于配电网三相负荷不平衡自动调整及无功补偿装置的研究与应用[1]。
本文根据本地区配电系统特点和故障现象对不平衡自动调整及无功补偿装置进行研究，并提出了相应改进方案和安装调试方案。
关键词：配电系统；三相负荷；无功补偿引言：通过三相负荷不平衡自动补强技术可以及时修正三相负荷不平衡并使三相负荷不平衡值得到控制，保证用电质量。
三相负荷不平衡自动补强技术采用直流电机转子补偿技术在运行中可将其投入正常运行模式，不影响正常运行时间而降低运行成本。
通过对上述技术的研究可以提高系统运行可靠性同时降低运行成本。
1、配用电设备的特性本地区的配电设备为双电源配电系统，一般分为三相配电箱、三相配电箱等。
配电箱是供配电系统中用电设备之间的连接，一般都设有隔离开关。
三相配电箱一般是作为一个配电控制站。
三相负荷为一组单极进行调节，三相间隔由一台电动机进行控制。
当系统受到突发故障时，该单孔或多孔设备可以自动切换单面运行或切换双面运行模式。
三相配电箱作为一个配电控制站可将系统在不同时段的各种不同功率负荷情况传送到不同用电设备处，为其提供电能。
由于用电设备为固定时间工作，所以往往不会出现三相负荷不平衡现象。
2、三相负荷不平衡自动补强技术三相负荷不平衡补强分为补偿和调整两种方式，其中补偿是指通过控制装置将被不平衡负荷中的一相负荷加以自动补偿来达到补强的目的。
浅析供配电系统三相不平衡的无功补偿
浅析供配电系统三相不平衡的无功补偿单相电器在三相供电中数量多，引起三相不平衡的同时还导致无功补偿难度加大。
论文分析了三相不平衡的无功补偿问题，采用先三相共同补偿，再单相独立补偿的混合补偿方法，避免在三相共同补偿时出现过补偿和欠补偿情况。
保证了无功补偿的高效性、可靠性、经济性，取得较好效果。
【Abstract】In the three-phase power supply，the number of single-phase power supply is more and more serious，which leads to the unbalance of three-phase power supply and increases the difficulties of reactive power compensation. In this paper，the problem of unbalanced three-phase reactive power compensation is analyzed，which is based on the method of three-phase compensation and single-phase independent compensation. It can avoid the overcompensation and under compensated phenomenon in the process of three-phase reactive power compensation，ensure the high efficiency，reliability and economy of reactive power compensation.【關键词】无功补偿；三相不平衡；电容器1 问题的提出目前，在用电设备中大多数为感性负载，消耗有功功率的同时，还产生大量无功功率，导致功率因数（cosφ）偏低。
无功补偿与电力系统电压不平衡的关系
无功补偿与电力系统电压不平衡的关系电力系统是现代社会不可或缺的重要基础设施，而其中的电力质量问题一直备受关注。
电力系统中的电压不平衡是一种常见的问题，它会导致电力系统的稳定性和运行效率下降。
为解决这一问题，无功补偿技术成为了改善电力系统电压不平衡的关键手段之一。
本文将详细介绍无功补偿与电力系统电压不平衡之间的关系，并探讨无功补偿的应用前景。
1. 电力系统电压不平衡概述电力系统中，三相电压由于各种因素的影响可能存在不平衡现象。
电压不平衡主要包括两个方面：一是电压幅值不平衡，即三相电压的幅值不相等；二是电压相位不平衡，即三相电压之间的相位差不为120度。
这种不平衡会导致电力负荷分配不均匀，给电力设备的安全运行带来隐患。
2. 无功补偿的概念和原理无功补偿是一种通过在电力系统中补偿或调整无功功率的技术手段，用以解决电力系统中无功功率过大或过小的问题。
无功补偿主要通过无功补偿装置（如静态补偿器、动态补偿器等）来实现。
无功补偿系统会根据电力系统的需求，自动控制无功补偿装置的投入或退出，以维持电力系统的无功功率在合理范围内，从而提高电力系统的稳定性和可靠性。
3. 无功补偿对电力系统电压不平衡的影响（1）对电压幅值不平衡的影响：无功补偿可以减小电力系统中的无功功率，从而减小了电流的不平衡程度。
当无功补偿及时投入时，它可以吸收或注入适当的无功功率，使得电压幅值不平衡得到一定程度的补偿。
这样可以降低系统电压的波动，提高电力系统的电压稳定性。
（2）对电压相位不平衡的影响：无功补偿可以通过对系统中的不同支路或节点进行补偿，调整电压相位差，使得三相电压之间的相位差逐渐接近120度，以达到电压相位不平衡的补偿效果。
4. 无功补偿的应用前景无功补偿技术在电力系统中的应用前景广阔。
首先，无功补偿技术可以提高电力系统的电压质量，降低电力系统的电压不平衡程度，从而减少电力设备的故障率，并延长设备的使用寿命。
其次，无功补偿技术可以提高电力系统的运行效率，减少电力输送中的线损，并提高电力系统的输电容量。
关于无功补偿及滤波器解决三相不平衡问题技术原理
关于无功补偿及滤波器解决三相不平衡问题技术原理摘要：在机场配电系统中常有三相电流不平衡现象，本文对其系统存在的三相不平衡及无功补偿问题进行研究, 分析三相四线制低压配电网中三相不平衡对系统正常运行造成的危害, 比较传统的三相平衡化及无功补偿方法, 提出新型有源补偿及滤波器的解决方法, 通过计算实验结果可知, 该方法在调节三相平衡的同时, 可以将负荷的功率因数补偿到理想要求。
关键词: 三相不平衡；无功补偿；滤波器前言随着我国国民经济的蓬勃发展, 电力网负荷急剧加大, 特别是冲击性、非线性负荷容量的不断增长,使得电网发生电压波形畸变, 电压波动、闪变和三相不平衡等电能质量问题。
其中负荷的变化、三相不平衡等问题引起电网负序电压和负序电流, 严重影响供电质量, 进而增加线路损耗, 降低供电可靠性。
针对以上问题的解决, 国内多采用无功补偿方法, 较少考虑三相负荷平衡问题, 所以在无功补偿投切电容时,若投切不当, 反而增加不平衡的情况。
因此, 三相不平衡和无功补偿应该是需要同时解决的问题。
本文提出了一种新的研究方法:就是在电容器组串接电抗器来组成谐波滤波器。
滤波器的设计要使在工频情况下呈容性，以对线路进行无功补偿，对于谐波则为感性负载，以吸收部分谐波电流，改善线路的畸变率。
增加电抗器后，要考虑电容端电压升高的问题。
1、三相不平衡的危害⑴引起旋转电机的附加发热和振动,危及起安全运行和正常出力。
⑵引起以负序分量为起动元件的多种保护发生误动作(特别是当电网中同时存在谐波时), 这对电网安全运行是有严重威胁的。
⑶电压不平衡使半导体变流设备产生附加的谐波电流(非特征谐波),而这种设备一般设计上只允许2%的电压不平衡度。
⑷电压不平衡使发电机容量利用率下降。
⑸变压器的三相负荷不平衡,不仅使负荷较大的一相绕组过热导致其寿命缩短,而且还会由于磁路不平衡,大量漏磁通经箱壁、夹件等使其严重发热,造成附加损耗。
⑹在低压配电线路中,三相不平衡还回影响计算机正常工作,以及用电设备的寿命缩短等。
三相不平衡补偿的原理
三相不平衡补偿的原理引言：在电力系统中，三相不平衡是一种常见的问题。
三相不平衡指的是三个相电压或相电流之间的幅值或相位差不相等的情况。
三相不平衡会导致电力系统中的许多问题，比如电压波动、功率损耗增加、设备寿命缩短等。
为了解决这些问题，三相不平衡补偿技术被广泛应用。
一、三相不平衡的原因三相不平衡可能由多种原因引起，包括负载不平衡、电源不平衡、线路阻抗不平衡等。
负载不平衡是指在三相系统中，三个相的负载不相等，导致电流不平衡。
电源不平衡是指供电系统中的三个相电压不相等，导致电压不平衡。
线路阻抗不平衡是指电力线路的阻抗不相等，导致电流不平衡。
这些因素的综合作用会导致三相不平衡的产生。
二、三相不平衡的影响三相不平衡会对电力系统产生一系列的不良影响。
首先，三相不平衡会导致电压波动。
当负载不平衡时，电流的不平衡会导致电压的不平衡，从而引起电压的波动。
其次，三相不平衡会造成功率损耗的增加。
当电流不平衡时，会导致负载的功率因数下降，从而增加系统中的有功功率损耗。
此外，三相不平衡还会导致设备寿命的缩短，因为设备在不平衡条件下运行时，会产生过热和振动等问题，从而缩短设备的寿命。
三、三相不平衡的补偿原理为了解决三相不平衡的问题，可以采用三相不平衡补偿技术。
三相不平衡补偿的原理是通过引入额外的补偿电流或电压来抵消不平衡的部分。
其中，常用的三相不平衡补偿技术包括静态补偿和动态补偿两种。
1. 静态补偿静态补偿是指通过静态电力电子器件来实现对三相不平衡的补偿。
常用的静态补偿装置包括静态无功补偿器（SVC）、静态同步补偿器（STATCOM）等。
这些装置能够根据电网的实际情况，通过控制电流或电压的相位和幅值，实现对电力系统的无功功率的调节，从而达到补偿三相不平衡的效果。
2. 动态补偿动态补偿是指通过动态电力电子器件来实现对三相不平衡的补偿。
常用的动态补偿装置包括动态无功补偿器（DSTATCOM）、动态同步补偿器（DSTATCOM）等。
电网的无功及三相不平衡综合补偿研究
电网的无功及三相不平衡综合补偿研究李心广1,2赖声礼1秦华标1徐向民1( 1．华南理工大学电子与信息学院，广东省广州市510641；2．广州大学理学院物理与电子信息系，广东省广州市510405 )摘要：电力系统无功功率补偿不足会引起功率因数下降，而三相功率不平衡则会影响到用电设备的安全。
此问题在不十分严重的情况下未引起人们足够的重视。
基于无功补偿的原理，作者提出了一种新的综合补偿方法，在用它补偿无功功率的同时，三相不平衡也得到了改善。
仿真结果和实际运行表明，此方法是有效的。
此外，还介绍了一种对补偿电容器的人工神经网络控制方法。
关键词：功率因数三相不平衡综合补偿1 引言由于感性负载的存在，使电网中电流与电压不同相，在感性负载所需的无功功率不能得到合理补偿时，就会造成功率因数低下。
这早已为人们所关注，并且制造了各种补偿装置对其进行补偿。
但电网中三相不平衡问题的补偿却未引起人们足够的重视。
电网中的三相不平衡会引起旋转电机的附加发热，导致以负序分量为起动分量的多种保护装置发生误动作，同时会缩短许多用电设备的使用寿命，因此应对电网中三相不平衡进行补偿。
固然可通过合理的设计使电网中的负荷达到基本平衡，但很多场合难于达到完全一致，有时不平衡现象甚至很严重。
虽然人们可通过“拉负荷”来实现平衡，很明显这不是最好的方法，本文讨论在变压器功率允许范围内，采用计算机技术，通过检测电网参数，使用电力电容器作为执行器件，在进行无功补偿的同时实行三相不平衡补偿。
2 三相不平衡与无功综合补偿的原理2.1 三相平衡化的原理图1(a)所示为单相电阻负荷R。
这是一个功率因数为1，三相不平衡的系统。
而在图1(b)中bc，ca二相分别加接电抗为jwL=j R电感和电抗为的电容，二者产生谐振可构成平衡的三相系统。
等，相互相位差为120°。
故经由上述平衡化电路可将不平衡的三相系统变换成平衡的三相系统。
2.2 理想补偿导纳网络假设电源电压是平衡的，负荷用图3(a)的三角形连接网络表示。
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浅析供配电系统三相不平衡的无功补偿
作者：邓治宇
来源：《中小企业管理与科技·上旬刊》2017年第05期
【摘要】单相电器在三相供电中数量多，引起三相不平衡的同时还导致无功补偿难度加大。
论文分析了三相不平衡的无功补偿问题，采用先三相共同补偿，再单相独立补偿的混合补偿方法，避免在三相共同补偿时出现过补偿和欠补偿情况。
保证了无功补偿的高效性、可靠性、经济性，取得较好效果。
【Abstract】In the three-phase power supply， the number of single-phase power supply is more and more serious， which leads to the unbalance of three-phase power supply and increases the difficulties of reactive power compensation. In this paper， the problem of unbalanced three-phase reactive power compensation is analyzed， which is based on the method of three-phase compensation and single-phase independent compensation. It can avoid the overcompensation and under compensated phenomenon in the process of three-phase reactive power compensation， ensure the high efficiency， reliability and economy of reactive power compensation.
【关键词】无功补偿；三相不平衡；电容器
【Keywords】 reactive power compensation； three-phase unbalance； capacitor
【中图分类号】TM714 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2017）05-0149-02
1 问题的提出
目前，在用电设备中大多数为感性负载，消耗有功功率的同时，还产生大量无功功率，导致功率因数（cosφ）偏低。
功率因数低造成有功功率一定时线路电流和变压器容量增加，电力系统无法得到充分利用，降低了电能质量、电网的经济效益。
我国供电企业每有向用户收取电费，如平均功率因数低于规定值时，则要收取额外费用，以鼓励用户提高功率因数。
100kV·A 及以上高压供电用户功率因数为0.9以上，其他电力用户和大、中型电力排灌站、趸购转售电企业，功率因数0.85以上[1]。
在工厂中三相交流电动机、变压器等三相对称负载给三相电源每一相引起的无功功率是相同的，也就是说三相电源每一相的功率因数相同。
但是在供配电系统中存在有大量的单相负荷，例如家电、办公设备、手持电动工具、小功率电焊机、照明灯等，这类负荷的使用没有规律，呈现出明显的随机性，因此电网三相不平衡问题非常普遍，并且电网中三相电源每一相的功率因数也有明显差别。
如何对三相不平衡电力系统的进行有效的无功补偿，减小电能损耗，改善电网的运行是当前许多电力用户面临的问题。
2 并联电容无功补偿的种类
在工程技术中主要采用并联电容的方法实现无功补偿，感性电路的无功功率可和与电容电路的无功功率相互补偿，从而减小与交流电源进行交换的无功功率，提高线路功率因数。
2.1 高压集中补偿
高压集中补偿一般是将高压电容安装在10kV电压以上的母线上。
这种方式可以补偿高压母线上的无功功率，对于用户在母线以后和低压则的无功功率作用不大，更无法有效解决三相不平衡时的功率补偿。
但是高压集中补偿投资少，维护方便，可以满足单相设备容量少（单相容量小于总容量的15%）的大中型工厂的总功率因数要求。
2.2 低压集中补偿
低压集中补偿主要用于380V母线上，针对低压侧的无功功率进行有效的补偿，成本低、效果好。
采用低压电容组，按Δ联结，通常是取B相的功率因数后，对三相同时补偿，三相平衡配电系统中表现优异。
但是在解决三相不平衡时的无功功率补偿问题上表现出其先天不足。
因为补偿后的三相功率因数不同，以B相为标准进行补偿可以达到良好的效果，而A 相、C相就有可能出现欠补偿或者过补偿的情况，不能从根本上解决问题。
2.3 单相补偿
单相补偿是对低压三相负荷的功率因数进行分别计算，算出每一相所需要补偿的电容量进行自动补偿，完全避免低压集中补偿中出现的欠补偿和过补偿的情况。
这种方式对三相不平衡系统可以获得理想的补偿效果，能从根本上解决问题。
单相补偿中注意电容器容量要与线路容量相匹配，大容量电容补偿小容量线路会导致精度降低；小容量电容补偿大容量线路会出现切换频繁。
为了提高补偿的精度，将单个补偿电容器的容量减小，总组数增加。
由于每组电容器的投切都需要一只开关器件控制，更多的分组意味着开关器件使用量的增加，这将引起成本的上升[2]。
2.4 混合补偿
混合补偿是将低压集中补偿和单相补偿相结合的方式，先用低压电容组对三相负载中对称分量进行集中补偿，再采用单相电容器对三相负载的不对称分量进行补偿。
混合补偿能吸取优点，在满足技术要求的前提下实现对成本的控制。
混合补偿可广泛应用于居民小区、大型综合建筑、单相设备比重大的企业等。
3 混合补偿的应用
3.1 混合补偿的结构
用JKGFF-3G3F型智能混合无功补偿控制器实现某用户的无功补偿，如图1所示。
其中前3路为三相共补回路，后9路为分别为A单相补偿回路、B单相补偿回路、C单相补偿回路。
该控制器先执行三相共同补偿，再通过分析计算，对每一相的无功功率进行单相补偿，实现混合补偿。
在图1中因篇幅限制未绘制出放电灯、保护装置和端子等内容。
JKGFF-3G3F型智能混合无功补偿控制器与电流互感器、电压互感器相互配合，获取三相线路上的电流、电压、功率因数参数，按用户预先设定的工作模式进行无功补偿。
JKGFF-
3G3F的主要端子分配如表1。
3.2 补偿电容器的保护
电容器对电压较为敏感，对于电容器所受电压不超过额定电压的10%。
在电容器应用的线路中如果易出现电压波动要加入过电压保护装置，否则有可能导致补偿电容器过压击穿。
在现在供配电系统中存在有大量的非线性负荷，使得电网中的谐波含量常常很高。
在线路中变压器电抗、电网电感和电容器形成一个振荡回路。
当该同路的固有频率与电流谐波的频率相互重合时，振荡回路励磁而产生很高的过电流，造成供电回路过载，甚至引起电容器的烧毁[2]。
有必要在电容器支路中串联一个电感用于防止产生谐振和吸收高次谐波电流。
4 结语
现代电网中负荷出现的多样性、复杂性，电网的三相不平衡和无功功率补偿等问题日益突出，是供电系统中一个重要的研究方向。
电网的三相不平衡的综合治理措施及智能换相GUI 技术研究也得到发展，今后有希望从技术上解决一定范围内的三相不平衡问题。
新型的静止无功补偿装置（SVC）、静止无功发生器（SVG）等的研究与运用，会使得无功补偿技术更加完善与智能。
【参考文献】
【1】刘介才.工厂供电（第4版）[M].北京：机械工业出版社，2005.
【2】蔡金珠，刘文杰，胡建刚，等.一种不对称负荷的无功功率混合补偿方式[J]. 电器与能效管理技术，2009（17）：46-49.。