摘要：目前在我国城乡中均采用低压三相四线制供配电系统，它的单相负荷分布存在不均衡投入使用问题，随机性相当强，这导致其中三相电流不平衡和电流电压补偿无规律性可循客观事实的存在，对供配电电能质量影响较大。所以，本文中就希望阐述低压三相不平衡无功补偿装置的应用原理、应用范围、应用过程以及应用效果，并对它的未来发展应用前景进行展望。
关键词：低压三相不平衡无功补偿装置；工作原理；应用效果；发展前景
目前针对低压三相不平衡无功补偿装置的设置、应用会采用矢量分析方法，明确相间跨接电容器所存在的容性电流无法有效提供、相间转换部分有功电流转换困难等等问题。所以要提出“共补+分补+跨补”的电容器混合补偿装置，希望有效解决存在于低压三相不平衡无功补偿装置中的无功补偿平衡问题，降低供配电网耗，保证满足电网经济运行的良好效果。
一、城乡“低电压”现象存在及无功补偿的原因
（一）城乡“低电压”现象存在的原因
电力系统所采用负荷正在随着当前城乡快速发展而不断升高，其对电网硬件装备与技术水平的要求也在日益攀升。在这样的高负荷供配电工作背景下，就容易出现380/220V低压供电线路电压的明显偏低的现实问题。简单来说，“低电压”现象的本质原因还在于电网供电能力的不足，针对它的治理方法可以从两个方面切入：第一，要对电网进行整体改造和扩容，增建并扩建变电站并同时增大其配变容量，适当缩短供电半径，从根本上实现对低压线路的有效改造；第二，要采取相应技术措施，优化电网无功功率的就地平衡能力，保证线路局部电压调节能力能够与三相电流电压平衡度相匹配，如此可间接提升电网的供配电能力。除上述两方面外，其实还有第3种方法，那就是要提升电网的无功功率就地平衡能力，合理调整局部电压的调节能力与三相电流平衡度，以达到一种间接提升电网供电能力的效果，这就是本文中所提到的“三相不平衡无功补偿装置”。该装置能够实现就地的配变负荷侧无功功率平衡与配变负荷侧的三相不平衡电流，保证带电负荷能力的全面提升，保证380/220V的低压供电线路电压合格率符合标准，如此可从根本上解决企业供配电的“低电压”现象问题，同时也能促进网耗降低，确保电网拥有经济运行的良好效果。
（二）实施无功补偿的原因
在电力系统运行过程中，电力系统由于会受到各种电动机、变压器等感性无功负荷影响，且系统本身与发电机距离较远，所以必然会出现无功功率在系统各个节点将不断来回流动的现象，无形中导致线损的严重增大。而且这样的变化也会增加发电机、变压器以及其它点设备及导线容量的变化，对电力系统整体而言都是一种挑战，必须加大投资才能满足系统实际运行要求。
不过从实践应用过程中来看，发电机所能提供的无功功率固然有限，但整个电力系统若想流畅平稳运作就必须实施无功补偿，有效应付变压器电压压降增大，线路末端电压不足的不平衡问题，避免由此不平衡所产生的电压跌落过多、电动机停止运转或无法启动等等恶性问题。当然，考虑到电动机电流会明显增大且绕组温度升高，严重时造成电动机烧毁，甚至波及电弧炉、轧钢机等等设备，频繁产生无功功率冲击，形成电压剧烈波动，所以此时实施无功补偿平衡电流电压，恢复系统正常运转状态也是非常必要的[1]。
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二、低压三相不平衡无功补偿装置的应用技术要点
（一）应用范围
低压三相不平衡无功补偿装置可应用于三相四线制的低压配电系统中，它能够实现对三相不平衡电流与电压补偿功率因数的有效调节。在应用它时应该按照《电能质量：三相电压允许不平衡度》相关规定对电网正常运行状态进行调整，保证其中接点负序的不平衡度允许值应该为2%，且短时间内不可超过2.6%。另外，它对功率因数的最大负荷也有要求，即在最大负荷时，功率因数不能低于0.95%的低谷负荷，且功率因数不能高于0.95%。
（二）工作原理
基于容性电流基本原理，要求其电流超前于电压至少达到80°，且感性电流应该滞后于电压70°，保证电容电流与电感电流相互反向。如果电感与电容并联，此时电场能就应该与磁场实现相互转换，此时不需要再向电网索取无功电能，同时也能实现无功功率的就地平衡，提高系统率因数，降低电网电流输出，对线路末端电压的有效提升优化也有好处。
（三）应用过程
本文中的低压三相不平衡无功补偿装置采用到了“三相共补+分相补偿+相间补偿”的三位一体混合补偿模式，能够达到“三相电流平衡”与“无功就地平衡”的双重效果。同时，它也实现了对各相之间不平衡有功电流的有效调整，保证装置配置总容量达标。
（四）应用效果
可为低压三相不平衡无功补偿过长建立函数曲线，其中纵轴表示电流值，横轴表示电压值。在该应用过程中，线路中的三相负荷电流差距偏大，且最大的瞬时差距能够达到50A以上，三相不平衡状况非常严重。但在进行了三相不平衡补偿装置安装过后，线路中的三相负荷电流逐渐趋于平稳，其最大的瞬时差距已经降低到10A左右，且三相负荷逐渐趋于平衡状态。此时可以看到补偿电容器中的功率因数有所提升，且三相负荷中电压与电流也实现了有效转移，达成了最终的三相负荷平衡要求[2]。
三、低压三相不平衡无功补偿装置的未来应用前景
低压三相不平衡无功补偿装置就有良好的节能效果，因为其装置功率因数已经从补偿前的0.822上升到补偿后的0.993，且配备了低压三相负荷不平衡自动调补装置，保证节能效果优越。
另外，它的降损效果优秀，在负荷有功功率不变的情况下，结合补偿与平衡调整可保证变压器绕组电流明显减少，且对变压器的整体线路损耗也有帮助，可保证变压器运行温度大幅度下降，有效延长变压器的工作寿命。
总结
低压三相不平衡无功补偿装置的关键核心还在于结合“共补、分补、跨补”三大联合混合补偿方法有效遏制由负荷所引起的三相不平衡电流现象，确保实现“零线电流合成结果为0”的理想状态，全面提高城乡高低压配网的整体运行安全性与社会经济性。
参考文献
[1]熊勇军,肖慧荣,张君,等.中低压配电网不平衡无功补偿系统的设计[J].计算机仿真,2011,28(10):278-281.
[2]廖培,刘会金.三相四线制条件下的不平衡电流无功补偿[J].电力电容器,2007,28(4):10-12,21.
论文作者:刘亚楠1,范贺明2,刘景林3
论文发表刊物:《电力设备》2018年第26期
论文发表时间:2019/1/16
标签：不平衡论文; 电流论文; 低压论文; 电压论文; 负荷论文; 装置论文; 电网论文; 《电力设备》2018年第26期论文;