文档介绍：配电网中三相不平衡负荷的补偿
0 .引言
在中、低压配电网中,由于三相负荷是随机变化的,因此,三相负荷一般是不平衡的。三相负荷不平衡会导致供电点三相电压、电流的不平衡,进而增加线路损耗,同时会对接在供电点上的电动机运行产生不利的影响。目前,在中、低压配电网中,广泛采用手动或自动投切的电容器组进行补偿。但是,即使是最先进的晶闸管分相投切电容器组,也只能解决功率因数的补偿问题,而不能有效平衡三相负荷。
从原则上说,供电点三相电压的不平衡是由于三相不平衡电流在输电线路上引起的电压降不同而产生的。三相不平衡电流又可分解为正序分量、负序分量和零序分量。零序分量无法流入三角形或无中线星形连接的变压器绕组或电动机绕组。如果能够补偿掉负序电流分量,同时通过合理的绕组接线使零序电流无法流通,就可以使三相负荷平衡。与此同时,对正序
电流中的无功分量可实现分相无功补偿。
为了实现三相负荷的平衡,必须采用无功功率连续可调的无功补偿装置SVC。本文采用TSC+TCR型式的SVC,通过改变TCR的导通角和TSC的投切组别,使SVC的电纳连续可调。本文针对该SVC提出了一种新的控制策略,应用该控制策略,SVC可完全补偿三相不平衡负荷,使输电线路上只有三相平衡的有功电流。同时,负荷点的电压也得以平衡,确保了供电点的电压质量。

为了说明三相不平衡负荷的补偿原理,首先使用对称分量法对不对称负荷进行分析。如图1所示,不对称的三角形连接负荷由三相对称的正序电压供电,由一台SVC对其进行补偿,SVC的各相电纳可独立调节。对于中性点不接地的星形连接负荷,可通过
变换表示成三角形连接负荷,再进行分析。
图1 由平衡的三相正序电压供电的不平衡负荷
以A相对中性点的电压为参考向量,那么A、B、C三相的相电压可表示为:

(1)

式中(2)
线电压为:
三角形接线中每支路的负荷电流是
(4)
而线电流为
化简后,得
(6)
(5)
当选择A相作为基准相时,三相线电流与其对称分量之间的关系为
(7)
式中含有因子, 这是为了使对称分量变换矩阵成为酉矩阵,保证变换后功率不变。、和分别为A相线电流的正序、负序和零序分量。对于B相和C相的对称分量,有
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由式()和式()即可求出三相线电流的三组对称分量。从式(1-8)可以看出,如果A相线电流的负序分量
为0,那么B相和C相线电流的负序分量也等于0。因此,要讨论负序电流的补偿,只需要讨论A相负序电流的补偿。
将式(1-6)代入式(1-7),求得A相对称分量如下
(9)
用同样的方法,可以求出三角形连接的无功补偿装置的A相线电流对称分量如下
(10)
在使用无功补偿装置进行补偿之后,如果线电流的负序分量为零的话,那么三相负荷将是平衡的,即
(11)
无功补偿装置一般还要考虑功率因数校正,使补偿后总功率因数等于1,也就是使正序线电流的虚部等于零,
(12)
在方程(1-11)和方程(1-12)中,未知数有三个,分别为无功补偿装置的三相电纳、和。而方程(1-11)可分解为实部和虚部两个部分,加上方程(1-12),就可以解出无功补偿装置的三相电纳如下
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