10KV配电系统三相负荷不平衡自动调整及无功补偿装置研究与运用
摘要：电力系统是国民经济的重要基础，而配电系统就是电力系统的关键设备。

由于供电设备的结构及功能不同，在我国电力系统中配网的类型、结构和功
能各异。

但是无论在什么条件下，配网都不可能做到随心所欲，能够做到统一规
划指挥。

如果不能实现统一规划、统一指挥和统一管理，就会出现大量的重复建
设和投资浪费；又由于配电网中运行管理系统不完善、故障处理效率低；又会造
成大量电能消耗；更严重会给供电设备造成不可预估的损害。

配电网系统作为电
力系统的重要组成部分，为保证其正常运行发挥着重要作用。

目前有两种技术可
用于配电网三相负荷不平衡自动调整及无功补偿装置的研究与应用[1]。

本文根据
本地区配电系统特点和故障现象对不平衡自动调整及无功补偿装置进行研究，并
提出了相应改进方案和安装调试方案。

关键词：配电系统；三相负荷；无功补偿
引言：通过三相负荷不平衡自动补强技术可以及时修正三相负荷不平衡并使
三相负荷不平衡值得到控制，保证用电质量。

三相负荷不平衡自动补强技术采用
直流电机转子补偿技术在运行中可将其投入正常运行模式，不影响正常运行时间
而降低运行成本。

通过对上述技术的研究可以提高系统运行可靠性同时降低运行
成本。

1、配用电设备的特性
本地区的配电设备为双电源配电系统，一般分为三相配电箱、三相配电箱等。

配电箱是供配电系统中用电设备之间的连接，一般都设有隔离开关。

三相配电箱
一般是作为一个配电控制站。

三相负荷为一组单极进行调节，三相间隔由一台电
动机进行控制。

当系统受到突发故障时，该单孔或多孔设备可以自动切换单面运
行或切换双面运行模式。

三相配电箱作为一个配电控制站可将系统在不同时段的
各种不同功率负荷情况传送到不同用电设备处，为其提供电能。

由于用电设备为固定时间工作，所以往往不会出现三相负荷不平衡现象。

2、三相负荷不平衡自动补强技术
三相负荷不平衡补强分为补偿和调整两种方式，其中补偿是指通过控制装置将被不平衡负荷中的一相负荷加以自动补偿来达到补强的目的。

这种自动补偿方式通常采用微机来实现，微机一般采用单片机为控制核心。

由主控单元将被补偿设备动作后产生的信号发送给微机，其中包含了一组信号继电器和电流继电器，这些继电器动作后产生并联的电流继电器就可以输出相应的电压信号来完成输出电压的调整工作。

由于交流电机可以对三相负荷进行无功补偿，因此可将其投运直接接入三相负荷中进行实际调试工作。

另外由于交流电机转子的无功补偿效果好且相对体积小、运行维护成本低等优点使得被投设备成为理想的补偿方式。

由于交流电机本身的特性及转子电流特性决定了其补偿性能远不及转子无功补偿产品。

因此，利用电动机来对其进行无功补偿是一种比较理想的方式。

本文将在对不同三相不平衡自动补强原理和结构的基础上对三相负相用户进行分析研究，选择合适的补强点以及对应的补强器对该用户进行补强。

目前大多数无功补强装置采用直流电机转子对其进行补偿，但直流电机在进行补偿时会产生能量损耗和功率损耗，因此要保证电池组能量的循环使用才能保证电压和电流在一定范围内波动，提高设备寿命和安全性。

3、三相负荷不平衡自动补偿及无功补偿技术原理
本文所要研究的三相负荷不平衡自动补强技术主要包括三个部分：
(1)在配电系统正常运行情况下，控制电流表和电压表测量负荷时的流量，并计算负荷变化率。

(2)根据配电网负载运行参数进行负荷补偿工作。

(3)由微机控制无功功率与输出电流不平衡情况。

在三相负荷不平衡自动补强法中，采用了交流电机转子补偿技术，通过电流方向的变化来实现对三相负荷变化的精确补偿。

采用直流电机转子补偿技术有两个主要优势:
(1)在不影响正常工作情况下，利用转子补偿技术进行负载调整可以避免设
备功率损耗，提高设备可靠性;
(2)利用转子补偿技术调整电流输出能力可以解决由于设备存在负载而造成
的不平衡问题，保证用电质量。

而三相负荷不平衡自动补强技术采用微机直接计
算三相负荷状态时的电流变化率并在补偿工作完成后进行有效输出控制。

三相负
荷不平衡自动补强技术中采用一个主控装置对整个配电系统的三相负载进行控制，主控装置根据微机控制系统提供的信号判断出各个子系统的负载变化情况并计算
出各个子系统中负载变化率和所需的无功功率值。

若出现不平衡现象并持续1
min后进行手动调节则自动投入无功补偿或直接对其进行无功补偿。

4、配用电设备分析
本文研究的配用电设备是10 KV三相配电线路，包括1台10 kV开关、1台
10 kV母线、1台35 kV开关。

配电系统由三部分组成，一是三相配电线路；二
是35 kV用电系统；三是配电系统变压器。

1台10 kV开关安装于低压母线上,10 kV母线采用固定连接方式，变压器采用活动连接方式。

变压器端子箱采用活动端
子箱形式，端子箱下部设固定螺丝，端子箱上部设活动开关。

3台35 kV配电线
路使用固定接点方式,1台10 kV母线使用活动接点方式。

两台35 kV变压器均使
用活动接端方式。

上述配电线路均使用三相负荷不平衡自动调整及无功补偿装置
处理配电网三相负荷不平衡故障。

5、三相负荷不平衡自动调整及无功补偿装置的设计原则
由于配电网中的负荷分相电流大小受三相电能质量和三相电压高低、各电压
等级负载率影响，因此配电网中的负荷自动调整装置设计必须做到以下几点：
a)在实际运行过程中，通过分析配电网的配电情况，根据每个用户的电压等
级特点以及三相不平衡负荷情况合理选择相应的装置并实时控制其运行。

b)在各电压等级配网进行无功补偿后，通过提高系统电流补偿率来降低系统对无功耗损、降低损耗；同时通过增加容量补偿装置保证输出电压稳定并维持一定的功率因数。

c)对于配电网中存在较大局部电抗器容量无法满足设计要求的情况，可通过新建或加装等方式使局部电抗器容量能够满足其安全运行要求。

d)在系统中没有进行有功功率平衡调节的情况下，需要加装无功补偿装置提高无功补偿率。

e.)根据配网中三相负荷不平衡现象较多的实际情况提出改造方案并在具体工程中实施。

f.)对于新建或改造变电所，根据本地区实际供电人口、电压等级及线路走向情况合理选择配电容量满足三相负荷不平衡需求[2]。

6、装置主要技术参数
为了减少因配电系统负荷不平衡造成的三相不平衡，需要通过补偿系统实现对供电系统无功的调节，通过配变柜将三相负荷进行平衡，以保证供电质量。

该装置主要由调速器、变压器主接线箱、三相负荷调节装置及控制系统等组成。

调速器通过旋转齿轮来带动调速器主传动箱内的电动机，带动离合器，带动转动齿轮，带动齿轮组转动，从而使整个配变装置实现负荷分配。

因此，可以通过调节主接线箱内电动机数量和转动齿轮数量实现对配变功率及负荷大小变化实时调节功能。

变压器主接线箱内，其中变压器主接线箱用于分配母线负荷，电动机通过定子线圈与变压器线圈相连。

在负载不平衡时，母线从变压器主接线箱至变压器各线圈引出线均呈正交分布，该配电系统设计为多相配用电侧，由于各个配电变压器内部结构不同，因此三相负荷分配会存在一定差别。

7、结束语
本文主要对配网三相负荷不平衡自动调整及无功补偿装置的研究与应用进行了详细分析，并提出了相应的改进方案。

该装置主要用于线路故障时对故障设备进行定位和检测，并根据检测结果自动进行补偿。

在线路发生故障时可以通过软
件进行定位和检测，然后根据数据进行相应处理与调整。

该设备具有快速判断和检测功能，当故障发生时可以及时准确地进行自动定位和调整，保障电力客户的正常生产生活不受影响。

此外，还具有故障电流预警和报警功能，当出现异常电流时可以通过设备发出信号及时提醒用户进行处理或报警。

在运行维护方面：由于线路故障时可以自动调节故障点及负荷，所以可以及时、准确地掌握线路故障现象以及发生原因；此外还可以对故障信号进行处理，保证线路正常投入运行。

经过该系统设备在现场运行后，根据设备运行数据及测量数据对设备进行快速定位，确定故障点，并对故障原因进行了有效处理，保证了检修人员得到及时正确的反应方式和检修方式，保证了配电线路运行工作高效、稳定向前发展。

参考文献：
[1]王永忠, 陈杭, 周道娟. 智能三相不平衡负荷调节和无功补偿系统的设计应用[J]. 低压电器, 2012.
[2]王铁军. 低压三相不平衡系统无功补偿装置的设计[D]. 中国石油大学(北京).。