三相不平衡负载无功补偿方法初探

赵令杰1李百灵2李勇3

摘要：为了解决三相不平衡负载功率问题，本文提出了三相不平衡负载无功补偿方法研究。根据配电变压器功率需求，结合当前不平衡补偿方案，制定了三相不平衡负载无功补偿算法，并搭建了一套基于AT91RM9200的实验物理平台。实验结果表明：经过补偿处理以后配电器功率因素提高的幅度在95%以上，同时三相电流不平衡度从38.4%下降至2.51%。因此，本文设计的研究方案可以有效解决三相不平衡问题。

关键词：三相四线制；不平衡负载；无功补偿

由于三相负荷变化存在随机性，通常情况下是不平衡的，其产生不平衡电流对系统造成了不良影响，导致三相电压出现不平衡现象，加大了配电变压器有功能功率消耗量，同时变压器的出力也受到了严重影响[1]。这种运行环境不利于电力系统的稳定运行。针对这一问题，本文设计了一套不平衡补偿方案，并提出了相应补偿算法展开了深入研究。

一、不平衡补偿方案

在枚举过程中，由于地与相之间只有电容，所以经过计算得到的补偿容量应该是非负的。经过上述分析，可以将现有的投切问题总结为简单规划模型：

图3实验平台搭建接线设计

（1）AT91RM9200微处理器

该设备是ARM集团新推出的一款高运行效率的设备，其运算效率可达200MIPs，外围接口丰富，支持配变监测、电压无功控制、电量计量、电能质量测量等，可以实时读取负荷数据，根据实际情况，采取无功补偿电容投切处理。

（2）复合开关

本次研究利用可控硅通断电容器对开关进行控制，有效解决了接触器开关控制不当导致高故障、涌流等问题，具备响应快、无涌流、无电弧等特点。

（3）负载和电容器组

本文设计方案中电容器分为2组星接、2组角接，利用4个复合开关控制投切。对于负载部分的设计，利用9个控制开关分别控制星接与角接电容器，实现了多种负载情况的模拟。

四、实验数据分析

将本文提出的算法应用到实验平台中运行一段时间以后，可以得到如表1所示的数据对比结果。

从表1中可以看出经过补偿处理以后，功率因素提高的幅度在95%以上，同时三相电流不平衡度从38.4%下降至2.51%。实验证明，本文设计的研究方案可以有效改善三相不平衡。

总结

本文主要对三相不平衡负载无功补偿方法进行研究。首先，设计了一套三相不平衡方案，针对其中存在的问题，提出了相应补偿算法，利用AT91RM9200微处理器、复合开关、负载和电容器组搭建了一个完整的实验物理平台，将其应用到实际测量中。实验结果表明，本文设计的研究方案可以有效解决配电器三相不平衡问题。

参考文献

[1]张晓军,杜迎虎,李盆,闫荣.分相功率补偿治理矿热炉三相电流不平衡的研究[J].电力电容器与无功补偿,2014,35(4):9-14.

[2]刘丽华,武建文,张之昊.基于3D-SVPWM的不平衡负载无功补偿控制技术研究[J].电力电子技术,2014,48(10):16-18.

[3]赵影,裴鹏鹏,杜乃成.不平衡系统下无功补偿的策略研究[J].电工电能新技术,2014,33(1):30-35.