三相不平衡有功無功綜合補(bǔ)償方法研究

楊艷敏

中電裝備山東電子有限公司 山東濟(jì)南 250000

我國的發(fā)展十分迅猛，在用電量需求方面逐漸增強(qiáng)，不可避免的對(duì)電力供應(yīng)網(wǎng)的負(fù)荷急劇增大，各種不對(duì)稱的非線性的負(fù)荷對(duì)電力供應(yīng)網(wǎng)的壓力不斷增多，容易使電力供應(yīng)網(wǎng)出現(xiàn)電壓波形畸變，電壓波動(dòng)，和三相不平衡等多種問題，從而威脅到供電系統(tǒng)的安全運(yùn)行，不僅會(huì)使供電質(zhì)量下降，還會(huì)增加很多不必要的損耗。

1.三相不平衡度的計(jì)算和研究

檢測(cè)與衡量輸電的電能質(zhì)量的關(guān)鍵指標(biāo)之一就是針對(duì)三相不平衡度的計(jì)算與研究，而電壓正序與負(fù)序值的計(jì)算則是三相不平衡度計(jì)算的基礎(chǔ)。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(fù)序均方根值比正序分量均方根值，要對(duì)三相電壓進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量才能通過有功和無功來計(jì)算三相不平衡度，要滿足三相負(fù)載平衡。

在實(shí)際的供電系統(tǒng)中無法直接控制用戶的用電有功和無功的情況，需要調(diào)整負(fù)荷量來進(jìn)行測(cè)量并計(jì)算，根據(jù)基本供電系統(tǒng)運(yùn)行指標(biāo)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(xiàn)

想要在供電過程中達(dá)到安全高效的目的三相負(fù)荷平衡是最基礎(chǔ)的要求。三相不平衡問題在供電線路中出現(xiàn)容易導(dǎo)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(yán)重的則會(huì)導(dǎo)致三相電線路中的某一項(xiàng)線路受損，配電線路中的開關(guān)受到?jīng)_擊燒壞或者變壓器直接燒毀等嚴(yán)重后果，只有使三相負(fù)荷平衡才能保證用戶用電的安全穩(wěn)定。而三相負(fù)荷不對(duì)稱則是導(dǎo)致三相不平衡問題的主要因素，而這種情況會(huì)使中性點(diǎn)電位發(fā)生偏移，導(dǎo)致線路功率損耗變大降低線路輸電效率。而接在不同負(fù)荷相也會(huì)對(duì)用戶產(chǎn)生不同的影響，主要是會(huì)對(duì)用戶使用的電器造成能效下降和使用電壓不穩(wěn)，對(duì)小型電器的危害則更大會(huì)導(dǎo)致電器絕緣體擊穿或電器直接燒毀等現(xiàn)象，導(dǎo)致漏電事故出現(xiàn)人員傷亡等巨大風(fēng)險(xiǎn)。對(duì)于使用電力驅(qū)動(dòng)的設(shè)備三相不平衡問題則會(huì)導(dǎo)致電機(jī)有過熱或燒毀的風(fēng)險(xiǎn)出現(xiàn)。三相不平衡問題還會(huì)使輸電線路中出現(xiàn)不平衡的電壓，從而導(dǎo)致電位偏移和中性線電流加大，出現(xiàn)巨大的電路損耗。經(jīng)過很多的實(shí)踐可以得知，一般情況下三相不平衡問題的出現(xiàn)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(yùn)轉(zhuǎn)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(bǔ)償治理方式

3.1 永磁補(bǔ)償開關(guān)

永磁補(bǔ)償開關(guān)相較于普通開關(guān)擁有較高的速度和較好的離散性，而其同時(shí)還是換相開關(guān)操作較普通開關(guān)更為頻繁，所以使用壽命也相對(duì)來說較長(zhǎng)。采用永磁低壓操作機(jī)構(gòu)主要進(jìn)行的操作是進(jìn)行不平衡負(fù)荷的換相操作和作為補(bǔ)償電路中的補(bǔ)償投切開關(guān)，而這類開關(guān)的結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單所以使用壽命較長(zhǎng)，維護(hù)成本也相對(duì)較低從而使其擁有更強(qiáng)的使用可靠性，在供電用電領(lǐng)域的大規(guī)模應(yīng)用比較適宜。

3.2 無功補(bǔ)償治理方法

無功補(bǔ)償對(duì)于輸電線路供電時(shí)的無功功率有著顯著的降低作用，同時(shí)還能提高供電系統(tǒng)和輸電線路的供電效率，減少損耗。在配電系統(tǒng)中采用的無功補(bǔ)償方式大多是無功集中補(bǔ)償?shù)男问?，主要做法就是在變壓器低壓?cè)使用無功補(bǔ)償裝置來進(jìn)行改善。而這種方式在電容器組進(jìn)行無功補(bǔ)償時(shí)還要串聯(lián)所對(duì)應(yīng)的電抗器，串入電抗器的作用是防止永磁開關(guān)在投切控制電容器組無功補(bǔ)償裝置會(huì)產(chǎn)生的沖擊電流，并且使電容器組和輸電線路之間產(chǎn)生的低頻諧振得到抑制。采用電壓和無功功率復(fù)合控制的策略能夠在電容器組進(jìn)行無功補(bǔ)償?shù)耐肚袛?shù)據(jù)判斷更為精準(zhǔn)，有效的防止使用功率因素或無功功率作為判斷依據(jù)所產(chǎn)生的缺陷型和單一性，從而使數(shù)據(jù)判斷更為精確合理。

3.3 有功補(bǔ)償和無功補(bǔ)償綜合運(yùn)用的方法

無功補(bǔ)償和有功補(bǔ)償統(tǒng)一結(jié)合的方式對(duì)三相不平衡問題的治理具體過程主要包括數(shù)據(jù)狀態(tài)信息采集單元，綜合配套分析控制單元，以及綜合配套設(shè)備單元，其結(jié)構(gòu)詳見圖1。

圖1無功補(bǔ)償和有功補(bǔ)償?shù)娜嗖黄胶庵卫斫Y(jié)構(gòu)圖

圖1 中的配套設(shè)備包括自動(dòng)換相設(shè)備和電容器組投切設(shè)備，通過綜合分析控制單元整合分析數(shù)據(jù)狀態(tài)信息采集單元采集到的輸電線路的線路信息進(jìn)行判斷，從而生成具體的操作命令和策略下達(dá)至配套設(shè)備單元，配套設(shè)備單元接受命令進(jìn)行相應(yīng)的負(fù)荷切換相或者進(jìn)行無功補(bǔ)償。綜合分析控制單元包括負(fù)荷換相控制模塊，無功補(bǔ)償控制模塊和電壓越限檢測(cè)調(diào)理模塊，其工作原理簡(jiǎn)單來說就是電壓越過標(biāo)準(zhǔn)限定值時(shí)首先需要進(jìn)行的操作就是電容器組投切調(diào)整電壓值，若全部電容器組投入工作仍不能使電壓達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)限定值，負(fù)荷換相控制模塊則投入工作，使電壓達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)限定值，經(jīng)過檢測(cè)電壓合格則進(jìn)入無功補(bǔ)償控制模塊。