原创｜功率平衡装置解决三相不平衡问题

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一、在低压三相四线制的城市居民和农网供电系统中

由于用电户多为单相负荷或单相和三相负荷混用，并且负荷大小不同和用电时间的不同。所以，电网中三相间的不平衡电流是客观存在的，并且这种用电不平衡状况无规律性，也无法事先预知。导致了低压供电系统三相负载的长期性不平衡。

二、不对称负荷引起的电网三相电压不平衡可以采取的解决办法

1、将不对称负荷分散接在不同的供电点，以减少集中连接造成不平衡度严重超标的问题。

2、使用交叉换相等办法使不对称负荷合理分配到各相，尽量使其平衡化。

3、加大负荷接入点的短路容量，如改变网络或提高供电电压级别提高系统承受不平衡负荷的能力。

4、装设功率平衡无功补偿装置。

列出以上几种解决三相电压或电流不平衡对电网及电能质量危害的技术措施。具体应该采取哪一种措施更为合理有效，根据实际情况，经过技术和经济比较后确定实施装设功率平衡无功补偿装置能有效的解决三相不平衡问题。

三、功率平衡无功补偿装置原理

功率平衡无功补偿装置通过检测三相电流和三相电压进行综合计算,控制电容器的投入方式和数量，达到补偿和三相功率平衡的目的。其利用了在相间跨接电容器可以相间转移有功电流的原理（王氏定理）.通过在各相与相之间及各相与零线之间接入不同数量电容器的方法，不但可以使各相的无功电流均获得良好的补偿，还可以将三相间的不平衡有功电流调整至平衡。

图1 两相间跨接电容可以在两相间转移有功

图1中的电容C跨接在A相与B相之间，电容C两端为线电压。从A相看，电容C的电流Ica超前线电压Uab 90°，Ica可以分解成两部分，一部分为超前Ua 90°的容性电流Iac，一部分为与Ua方向相反的有功电流Iar，意味着A相的有功电流减少。从B相看，电容C的电流Icb超前线电压Uba 90°，Icb可以分解成两部分，一部分为超前Ub 90°的容性电流Ibc，一部分为与Ub方向相同的有功电流Ibr，意味着B相的有功电流增加。

因此我们可以说，在A相与B相之间跨接电容，不但在A相与B相出现容性无功电流，而且可以将一部分有功电流从A相转移到B相。

四、功率平衡无功补偿装置容量确定

1、功率平衡电容器

图2 功率平衡电容器

型号如下

YBYGY-3X1.5+9

最大可平衡1.5KW有功功率，补偿无功功率9Kvar

YBYGY-3X2.5+12

最大可平衡2.5KW有功功率，补偿无功功率12Kvar

YBYGY-3X5+24

最大可平衡5KW有功功率，补偿无功功率24Kvar

2、315KVA及以下变压器至少安装1台YBYGY-3X5+24功率平衡电容器，315KVA以上2台YBYGY-3X5+24功率平衡电容器，用户可根据现场所需容量选配。

五、功率平衡无功补偿原理图

六、案例分析

某小区变压器容量为250KVA，经测量A相负荷为65KW， B相负荷为54KW， C相负荷为62KW。三相不平衡率计算公式为(a-b)/b，a代表负荷最大值，b代表负荷最小值。经过计算得知变压器三相不平衡率为（65-54）/54=16.67%，国家规定的配电三相负荷不平衡率的标准不大于15%，可见此变压器三相不平衡率已超国家标准。

针对以上三相负荷不平衡的现象，现给出以下治理方案。

功率平衡无功补偿装置中安装1路YBYGY-3*5+24功率平衡电容器，A相2.5KW有功功率转移至B相，A相有功功率减少至65-2.5=62.5，B相有功功率增加至54+2.5=56.5，三相不平衡率为（62.5-56.5）/56.5=10.61%，达到国家标准范围之内。

本文由全球电气资源电气工程师徐工编写

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