无功补偿装置原理.docx

1 1、怎样调整不平衡电流、怎样调整不平衡电流在很久以前，电学奇才斯坦因梅茨（C.P.Steinmetz）就已经找到了利用无功补偿来平衡三相电流的解决办法。在电力系统无功功率控制一书中有比较详细的介绍，有兴趣的读者不妨一读。斯坦因梅茨的办法有两个缺点：其一是计算过程比较繁复，读者很难从计算过程中领会这种调整不平衡电流方法的物理意义。其二是只能适用于三相三线系统，当应用于三相四线系统时，如果零线电流不为零，就会出现较大的误差。笔者在多年研究无功补偿技术的基础上，总结出了一套简明易懂的调整不平衡电流理论与计算方法，下面就进行介绍。2 2、调整不平衡电流的基本原理、调整不平衡电流的基本原理要了解首调整不平衡电流的基本原理，首先要了解 wangs 定理，读者可以参见本博客中的 Wangs 定理一文。在了解 wangs 定理的前提下，这里具体介绍一下怎样调整不平衡有功电流。设有一个电阻连接在 A 相与 B 相两端，这是一个典型的不平衡负荷，调整不平衡电流的目标就是将这个电阻的电流平均分配到三相当中去，具体的方法如图 1 所示：图 1利用 wangs 定理的基本概念， 在 A 相与 C 相之间接入一个适当的电感 L 将 A相有功电流的 1/3 转移到 C 相，这时电感 L 在 A 相产生的感性无功电流恰好将电阻在 A 相产生的容性无功电流抵消掉。在 B 相与 C 相之间接入一个适当的电容 C 将 B 相有功电流的 1/3 转移到 C 相，这时电容 C 在 B 相产生的容性无功电流恰好将电阻在 B 相产生的感性无功电流抵消掉。 电感 L 在 C相产生的感性无功电流恰好将电容 C 在 C 相产生的容性无功电流抵消掉。这样三相电流完全平衡，并且三相的功率因数全等于 1。设有一个电阻连接在 A 相与零线之间，这是另一个典型的不平衡负荷，调整不平衡电流的目标就是将这个电阻的电流平均分配到三相当中去，具体的方法如图 2 所示：图 2在 A 相与 C 相之间接入一个适当的电感 L1 将 A 相有功电流的 1/3 转移到 C相，在 A 相与 B 相之间接入一个适当的电容 C1 将 A 相有功电流的 1/3 转移到 B 相，这时电感 L1 在 A 相产生的感性无功电流恰好将电容 C1 在 A 相产生的容性无功电流抵消掉。在 B 相与零线之间接入一个电感 L2 将电容 C1在 B 相产生的容性无功电流抵消掉。在 C 相与零线之间接入一个电容 C2 将电感 L1 在 C 相产生的感性无功电流抵消掉。于是三相电流完全平衡，并且三相的功率因数全等于 1。一个实际的有功负荷系统相当于在各相与相之间以及各相与零线之间分别接有不同的电阻，在计算的时候将各电阻分别单独计算，然后按叠加原理加在一起就可以确定各相与相之间以及各相与零线之间需要接入的电感和电容数量。在叠加的过程中，如果某一路既有电感又有电容，则进行抵消处理，例如：计算得出 A 相与 B 相之间应接入 15Kvar 的电感和 7Kvar 的电容，则抵消处理之后仅剩 8Kvar 的电。以上介绍的方法需要使用电感，在实际的无功补偿装置中使用电感是不适合的，因为电感的价格高、损耗大、重量大。所幸的是，实际的电力系统负荷总是存在电感的，正因为负荷存在电感，才需要进行无功补偿，于是我们就可以利用负荷的电感来调整不平衡有功电流。理论计算与实践经验均表明：只要在各相与相之间以及各相与零线之间恰当的接入不同数量的电容器，就可以在无功补偿的同时调整不平衡有功电流。并且接入的电容器总 Kvar 数与分相补偿装置将各相功率因数补偿至 1 所需要的总 Kvar 数相同。由于调整不平衡有功电流需要利用负荷的电感，因此负荷的功率因数越低意味着可以利用的电感越多，则调整不平衡有功电流的能力就越强。计算表明：如果负荷的功率因数为 0.7，那么最大相电流是最小相电流 2 倍的情况可以调整到平衡。如果负荷的功率因数为 0.85，那么最大相电流是最小相电流 1.5 倍的情况可以调整平衡。如果负荷的功率因数为 1，那么意味着没有可以利用的电感，因此无法进行不平衡调整。下面举一例说明如何连接电容器来达到即补偿功率因数又调整不平衡电流的目的。设有一用电系统如图 3 所示：图 3这是一个功率因数很低且三相严重不平衡的例子，三相的功率因数均为0.707。C 相电流比 A 相电流大一倍。在这个例子里，由于负荷含有足够多的电感，因此只要恰当地投入电容器，就可以使三相的功率因数均为 1，并且三相电流平衡。电容器的接法如图 4 所示：图 4由图 4 中的数据可知，补偿电容器的总容量恰好等于负荷中的电感总容量，只是由于恰当地选择了电容器的接法，不仅使三相的电流平衡，并且三相的功率因数均等于 1，零线没有电流。从图中可以看出，接在相与相之间的电容器是不相等的，因此可以起到