分相補(bu)償(chang)裝(zhuang)置可(ke)以補(bu)償(chang)不(bu)平(ping)衡(heng)無(wu)功電(dian)流，但對不(bu)平(ping)衡(heng)無(wu)功電(dian)流無(wu)能(neng)為(wei)力。 事實上，一個設計(ji)良好的靜(jing)態靜(jing)態無功補(bu)償器(qi)不(bu)僅可以將三相功率因數補(bu)償為1，還可以通過調整(zheng)三相之間的不(bu)平衡有功電(dian)流(liu)調整(zheng)至平衡。

1.如何調整不平衡電流(liu)

很久以前，電(dian)(dian)力(li)女巫 C.P. Steinmetz 找到了一種(zhong)使用靜態無(wu)功(gong)(gong)補償來(lai)平衡三相電(dian)(dian)流(liu)的解決方(fang)案。 《電(dian)(dian)力(li)系統無(wu)功(gong)(gong)功(gong)(gong)率控制》一書有較為詳細的介紹，有興趣的讀者不妨一讀。 Steinmetz 方(fang)法(fa)有兩個缺點。 一是計算(suan)過程(cheng)相對復(fu)雜，讀者很難從計算(suan)過程(cheng)中理解這種(zhong)調整不平衡電(dian)(dian)流(liu)的方(fang)法(fa)的物理含義。 其次，它只適用于三相、三線(xian)制系統。 應用于三相四線(xian)制系統時，零線(xian)電(dian)(dian)流(liu)不為零會產生較大的誤差。

2、不平衡電流(liu)調(diao)節的基本原(yuan)理

A相和B相兩端接電阻。 這是典型的不平衡負載。 調整不平(ping)衡(heng)電流的目的是將該電阻的電流平(ping)均(jun)分配到三個相等的部分。具體方法如圖所示。

A相(xiang)(xiang)(xiang)與(yu)C相(xiang)(xiang)(xiang)之間(jian)接(jie)入(ru)一個(ge)適(shi)(shi)當的(de)電(dian)(dian)感(gan)L將(jiang)(jiang)A相(xiang)(xiang)(xiang)有功(gong)電(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)的(de)1/3轉(zhuan)移(yi)(yi)到(dao)C相(xiang)(xiang)(xiang)，這時電(dian)(dian)感(gan)L在(zai)(zai)A相(xiang)(xiang)(xiang)產(chan)生(sheng)(sheng)的(de)感(gan)性無功(gong)電(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)恰好將(jiang)(jiang)電(dian)(dian)阻在(zai)(zai)A相(xiang)(xiang)(xiang)產(chan)生(sheng)(sheng)的(de)容(rong)(rong)性無功(gong)電(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)抵(di)(di)消(xiao)掉。在(zai)(zai)B相(xiang)(xiang)(xiang)與(yu)C相(xiang)(xiang)(xiang)之間(jian)接(jie)入(ru)一個(ge)適(shi)(shi)當的(de)電(dian)(dian)容(rong)(rong)C將(jiang)(jiang)B相(xiang)(xiang)(xiang)有功(gong)電(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)的(de)1/3轉(zhuan)移(yi)(yi)到(dao)C相(xiang)(xiang)(xiang)，這時電(dian)(dian)容(rong)(rong)C在(zai)(zai)B相(xiang)(xiang)(xiang)產(chan)生(sheng)(sheng)的(de)容(rong)(rong)性無功(gong)電(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)恰好將(jiang)(jiang)電(dian)(dian)阻在(zai)(zai)B相(xiang)(xiang)(xiang)產(chan)生(sheng)(sheng)的(de)感(gan)性無功(gong)電(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)抵(di)(di)消(xiao)掉。電(dian)(dian)感(gan)L在(zai)(zai)C相(xiang)(xiang)(xiang)產(chan)生(sheng)(sheng)的(de)感(gan)性無功(gong)電(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)恰好將(jiang)(jiang)電(dian)(dian)容(rong)(rong)C在(zai)(zai)C相(xiang)(xiang)(xiang)產(chan)生(sheng)(sheng)的(de)容(rong)(rong)性無功(gong)電(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)抵(di)(di)消(xiao)掉。這樣三相(xiang)(xiang)(xiang)電(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)完全平衡，并且三相(xiang)(xiang)(xiang)的(de)功(gong)率(lv)因數全等于1。

A相和中性(xing)線之間(jian)連接一個電阻(zu)器。 這(zhe)是另一個典型的(de)不平(ping)衡負(fu)載。 調整不平(ping)衡電流的目的是將該電阻的電流平(ping)均(jun)分(fen)配到(dao)三個(ge)相(xiang)等的部分(fen)。 具(ju)體方法如圖2所(suo)示(shi)。

在(zai)(zai)(zai)A相(xiang)(xiang)與(yu)C相(xiang)(xiang)之(zhi)間(jian)接入(ru)一個適當的電(dian)(dian)感(gan)(gan)L1將(jiang)A相(xiang)(xiang)有(you)(you)功(gong)電(dian)(dian)流(liu)(liu)的1/3轉移(yi)到C相(xiang)(xiang)，在(zai)(zai)(zai)A相(xiang)(xiang)與(yu)B相(xiang)(xiang)之(zhi)間(jian)接入(ru)一個適當的電(dian)(dian)容(rong)C1將(jiang)A相(xiang)(xiang)有(you)(you)功(gong)電(dian)(dian)流(liu)(liu)的1/3轉移(yi)到B相(xiang)(xiang)，這時電(dian)(dian)感(gan)(gan)L1在(zai)(zai)(zai)A相(xiang)(xiang)產生(sheng)的感(gan)(gan)性(xing)無功(gong)電(dian)(dian)流(liu)(liu)恰好將(jiang)電(dian)(dian)容(rong)C1在(zai)(zai)(zai)A相(xiang)(xiang)產生(sheng)的容(rong)性(xing)無功(gong)電(dian)(dian)流(liu)(liu)抵消掉。在(zai)(zai)(zai)B相(xiang)(xiang)與(yu)零(ling)線之(zhi)間(jian)接入(ru)一個電(dian)(dian)感(gan)(gan)L2將(jiang)電(dian)(dian)容(rong)C1在(zai)(zai)(zai)B相(xiang)(xiang)產生(sheng)的容(rong)性(xing)無功(gong)電(dian)(dian)流(liu)(liu)抵消掉。在(zai)(zai)(zai)C相(xiang)(xiang)與(yu)零(ling)線之(zhi)間(jian)接入(ru)一個電(dian)(dian)容(rong)C2將(jiang)電(dian)(dian)感(gan)(gan)L1在(zai)(zai)(zai)C相(xiang)(xiang)產生(sheng)的感(gan)(gan)性(xing)無功(gong)電(dian)(dian)流(liu)(liu)抵消掉。于是三相(xiang)(xiang)電(dian)(dian)流(liu)(liu)完全平衡，并且三相(xiang)(xiang)的功(gong)率(lv)因數全等于1。

一個真正的有源負載系統相(xiang)(xiang)當于在(zai)每(mei)相(xiang)(xiang)之間(jian)以及(ji)每(mei)相(xiang)(xiang)與中性(xing)線之間(jian)連接不同的電阻。 在計算中，每個電阻單獨計算，按照疊(die)加(jia)原理相加(jia)。 必(bi)須確定電感(gan)數量并連接在每相之間(jian)和每相之間(jian)以及每相與中性線(xian)之間(jian)的(de)電容器。 在疊加過程(cheng)中，如果路徑同時具(ju)有電(dian)(dian)感和電(dian)(dian)容(rong)，則執行抵消(xiao)過程(cheng)。例如：計算得出A相與B相之間應接入15Kvar的電感和7Kvar的電容，則抵消處理之后僅剩8Kvar的電。

上(shang)述(shu)方法需要使用電感器(qi)，這些(xie)電感器(qi)價格昂(ang)貴、成(cheng)本高且笨重，因此(ci)不適用于真正(zheng)的靜態 VAR 補償器(qi)設備。 幸(xing)運的(de)(de)是，實際(ji)的(de)(de)電(dian)力系統負載總是有電(dian)感(gan)的(de)(de)。 因為(wei)負載(zai)有電感，所以需要(yao)進行無功補(bu)償。 負載(zai)的電感可以用來調整(zheng)不平衡的有效電流。 理論計算(suan)和實(shi)踐經驗(yan)都表明，只要在每(mei)(mei)相之間(jian)以及每(mei)(mei)相與中性線之間(jian)正確(que)連(lian)接(jie)不同數量(liang)的電容(rong)器，就(jiu)可以在靜態無功補償(chang)期間(jian)調整不平衡有功電流(liu)。我是。 此外(wai)，所連接電(dian)容器(qi)的(de)無功功率(lv)總數(shu)與相(xiang)位補償裝置(zhi)將每相(xiang)功率(lv)因數(shu)補償為 1 所需的(de)無功功率(lv)總數(shu)相(xiang)同(tong)。

由(you)于(yu)調整不平(ping)衡(heng)(heng)有(you)功電(dian)(dian)流(liu)需要利(li)(li)用負(fu)(fu)荷(he)的(de)電(dian)(dian)感，因(yin)(yin)此負(fu)(fu)荷(he)的(de)功率(lv)因(yin)(yin)數(shu)越(yue)低意味(wei)著可以(yi)利(li)(li)用的(de)電(dian)(dian)感越(yue)多，則(ze)調整不平(ping)衡(heng)(heng)有(you)功電(dian)(dian)流(liu)的(de)能力(li)就越(yue)強。計算表(biao)明：如(ru)果(guo)負(fu)(fu)荷(he)的(de)功率(lv)因(yin)(yin)數(shu)為0.7，那么最(zui) 大相電(dian)(dian)流(liu)是(shi)最(zui)小(xiao)相電(dian)(dian)流(liu)2倍(bei)的(de)情況可以(yi)調整到平(ping)衡(heng)(heng)。如(ru)果(guo)負(fu)(fu)荷(he)的(de)功率(lv)因(yin)(yin)數(shu)為0.85，那么最(zui) 大相電(dian)(dian)流(liu)是(shi)最(zui)小(xiao)相電(dian)(dian)流(liu)1.5倍(bei)的(de)情況可以(yi)調整平(ping)衡(heng)(heng)。如(ru)果(guo)負(fu)(fu)荷(he)的(de)功率(lv)因(yin)(yin)數(shu)為1，那么意味(wei)著沒有(you)可以(yi)利(li)(li)用的(de)電(dian)(dian)感，因(yin)(yin)此無法進行(xing)不平(ping)衡(heng)(heng)調整。

下(xia)面舉例說明(ming)如何連接電容器(qi)以達到補償功率因數和調整不平衡(heng)電流(liu)的(de)目的(de)。

由(you)(you)圖4中的(de)(de)(de)數(shu)據可知(zhi)，補償(chang)電容器(qi)的(de)(de)(de)總容量恰(qia)(qia)好等(deng)于負荷中的(de)(de)(de)電感總容量，只是(shi)由(you)(you)于恰(qia)(qia)當(dang)地選擇(ze)了(le)(le)電容器(qi)的(de)(de)(de)接(jie)(jie)法，不(bu)(bu)(bu)僅(jin)使三相(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)電流(liu)(liu)平(ping)(ping)衡(heng)，并且(qie)三相(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)功(gong)率因(yin)數(shu)均等(deng)于1，零(ling)線(xian)沒有電流(liu)(liu)。從(cong)(cong)圖中可以(yi)看(kan)(kan)出(chu)，接(jie)(jie)在(zai)相(xiang)(xiang)與(yu)相(xiang)(xiang)之(zhi)間(jian)(jian)的(de)(de)(de)電容器(qi)是(shi)不(bu)(bu)(bu)相(xiang)(xiang)等(deng)的(de)(de)(de)，因(yin)此可以(yi)起到(dao)(dao)既補償(chang)無功(gong)又調整不(bu)(bu)(bu)平(ping)(ping)衡(heng)有功(gong)電流(liu)(liu)的(de)(de)(de)作用(yong)，這里利(li)用(yong)了(le)(le)Wangs定理2。從(cong)(cong)圖中還(huan)可以(yi)看(kan)(kan)出(chu)，接(jie)(jie)在(zai)B相(xiang)(xiang)與(yu)零(ling)線(xian)之(zhi)間(jian)(jian)和接(jie)(jie)在(zai)C相(xiang)(xiang)與(yu)零(ling)線(xian)之(zhi)間(jian)(jian)的(de)(de)(de)兩個電容器(qi)的(de)(de)(de)電流(liu)(liu)恰(qia)(qia)好抵消了(le)(le)零(ling)線(xian)電流(liu)(liu)，這里利(li)用(yong)了(le)(le)Wangs定理3。由(you)(you)此可見3個Wangs定理之(zhi)間(jian)(jian)并不(bu)(bu)(bu)矛盾，恰(qia)(qia)當(dang)地利(li)用(yong)Wangs定理可以(yi)起到(dao)(dao)簡(jian)化計(ji)算(suan)的(de)(de)(de)作用(yong)，并且(qie)不(bu)(bu)(bu)論采取什么樣的(de)(de)(de)算(suan)法，得到(dao)(dao)的(de)(de)(de)結果是(shi)唯 一的(de)(de)(de)。在(zai)補償(chang)了(le)(le)無功(gong)并且(qie)調整了(le)(le)不(bu)(bu)(bu)平(ping)(ping)衡(heng)有功(gong)電流(liu)(liu)之(zhi)后，零(ling)線(xian)電流(liu)(liu)就消失了(le)(le)，乍看(kan)(kan)起來我們不(bu)(bu)(bu)由(you)(you)得會感謝上帝的(de)(de)(de)巧妙安排，不(bu)(bu)(bu)過(guo)仔細想想這其中自有其必然(ran)性，既然(ran)三相(xiang)(xiang)電流(liu)(liu)平(ping)(ping)衡(heng)則零(ling)線(xian)電流(liu)(liu)當(dang)然(ran)不(bu)(bu)(bu)會存在(zai)。

上例中的負(fu)荷含(han)有(you)(you)(you)足夠(gou)多的電感(gan)，因此(ci)可(ke)(ke)(ke)以取得較(jiao)好的調整(zheng)不平(ping)衡(heng)效果。當負(fu)荷的功率因數較(jiao)高，可(ke)(ke)(ke)以利用的電感(gan)較(jiao)少，而(er)三(san)相(xiang)電流的不平(ping)衡(heng)現(xian)象又比較(jiao)嚴重時，可(ke)(ke)(ke)能(neng)達不到完全平(ping)衡(heng)的目的。但是理(li)論計(ji)算與實驗的結果都表明：只要負(fu)荷中含(han)有(you)(you)(you)電感(gan)，就可(ke)(ke)(ke)以在(zai)將(jiang)三(san)相(xiang)的功率因數均補償至1的基礎上，使三(san)相(xiang)有(you)(you)(you)功電流的不平(ping)衡(heng)程(cheng)度有(you)(you)(you)所減輕(qing)，仍(reng)然可(ke)(ke)(ke)以達到其他補償方式所達不到的效果。下面舉(ju)一例說明這個問(wen)題。

設有一用電系統如圖5所(suo)示：

圖5的(de)(de)(de)(de)不平衡(heng)(heng)程(cheng)度與圖4的(de)(de)(de)(de)例子相(xiang)當，只是三相(xiang)的(de)(de)(de)(de)功率因(yin)數較高均為0.85。對于這種情況，雖然(ran)可(ke)供利用(yong)的(de)(de)(de)(de)負荷電(dian)感(gan)較少，達不到使(shi)有功電(dian)流(liu)完全平衡(heng)(heng)的(de)(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)(de)，但(dan)是仍然(ran)可(ke)以取得(de)一定的(de)(de)(de)(de)調整(zheng)不平衡(heng)(heng)效果。補償(chang)電(dian)容(rong)器的(de)(de)(de)(de)接法示于圖6：

由(you)圖6中的數據可知，補償電(dian)容(rong)(rong)器(qi)的總容(rong)(rong)量恰好等(deng)于負荷中的電(dian)感總容(rong)(rong)量，補償后三相(xiang)的功(gong)率因數均等(deng)于1，三相(xiang)的有功(gong)電(dian)流(liu)雖然沒有完全平衡，但(dan)不平衡程(cheng)度大大減(jian)輕，零(ling)線(xian)電(dian)流(liu)明顯減(jian)小。

從以(yi)上的例子(zi)可以(yi)看出，只(zhi)要(yao)恰(qia)當(dang)地在系統的各(ge)相線(xian)與(yu)相線(xian)之間及各(ge)相線(xian)與(yu)零(ling)線(xian)之間接入(ru)不同數量(liang)的單相電(dian)(dian)容器，就可以(yi)達(da)到即補償功率因數又調整不平衡有(you)功電(dian)(dian)流的目的。并且投(tou)入(ru)的電(dian)(dian)容器總量(liang)與(yu)將三相的功率因數均補償至1所需(xu)的電(dian)(dian)容器總量(liang)相同。雖然計算方法十分復雜(za)，但在計算機技(ji)術高度發達(da)的今天，實現起來還是沒有(you)問題的。

3、幾種補償裝置的補償效果(guo)比較

在負荷(he)平(ping)衡的(de)情況下，各(ge)種(zhong)形式補償裝(zhuang)置的(de)使用效(xiao)果從理論上都(dou)是(shi)一樣的(de)，但是(shi)當負荷(he)不(bu)平(ping)衡時(shi)，則使用效(xiao)果就有很大的(de)不(bu)同。

下面從理論上將幾種類型的補償裝置進行一下比較。設系統實際負荷情況如圖3所示。使用調整不平衡無功補償裝置的效果如圖(tu)4所示，這里不再重復。

如果使(shi)用三(san)(san)(san)(san)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)電(dian)(dian)(dian)容(rong)器(qi)(qi)同時投切(qie)的(de)(de)(de)(de)補(bu)償(chang)裝(zhuang)置(zhi)來進行補(bu)償(chang)，由于(yu)三(san)(san)(san)(san)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)感量不同，只能參照(zhao)A相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)感量來進行補(bu)償(chang)，否則(ze)A相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)就會產生過補(bu)償(chang)。補(bu)償(chang)后(hou)的(de)(de)(de)(de)結果示于(yu)圖(tu)(tu)7。從(cong)圖(tu)(tu)7與(yu)圖(tu)(tu)4的(de)(de)(de)(de)數據對比中可以(yi)看出(chu)，投入三(san)(san)(san)(san)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)電(dian)(dian)(dian)容(rong)器(qi)(qi)后(hou)，雖然(ran)三(san)(san)(san)(san)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)流(liu)都有(you)所(suo)減小，但是三(san)(san)(san)(san)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)間的(de)(de)(de)(de)不平衡(heng)程度反而有(you)所(suo)加劇，未投電(dian)(dian)(dian)容(rong)器(qi)(qi)前C相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)與(yu)A相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)流(liu)比為2:1，投入電(dian)(dian)(dian)容(rong)器(qi)(qi)后(hou)C相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)與(yu)A相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)流(liu)比反而變(bian)成了2.24:1。投入電(dian)(dian)(dian)容(rong)器(qi)(qi)前后(hou)的(de)(de)(de)(de)零(ling)(ling)(ling)線(xian)電(dian)(dian)(dian)流(liu)沒(mei)有(you)變(bian)化，這是因為零(ling)(ling)(ling)線(xian)電(dian)(dian)(dian)流(liu)是由不平衡(heng)電(dian)(dian)(dian)流(liu)引起的(de)(de)(de)(de)，三(san)(san)(san)(san)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)電(dian)(dian)(dian)容(rong)器(qi)(qi)不接零(ling)(ling)(ling)線(xian)，所(suo)以(yi)零(ling)(ling)(ling)線(xian)電(dian)(dian)(dian)流(liu)不可能改變(bian)。從(cong)此例可以(yi)看出(chu)，三(san)(san)(san)(san)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)電(dian)(dian)(dian)容(rong)器(qi)(qi)同時投切(qie)的(de)(de)(de)(de)補(bu)償(chang)裝(zhuang)置(zhi)不適于(yu)在(zai)三(san)(san)(san)(san)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)電(dian)(dian)(dian)流(liu)嚴重不平衡(heng)的(de)(de)(de)(de)系統(tong)中應用。

8

從以(yi)上的介紹(shao)中可以(yi)看(kan)出(chu)，使用(yong)調整不(bu)平(ping)衡電(dian)流(liu)功率(lv)因數補償裝置可以(yi)取得最 好(hao)的效果，并且零線電(dian)流(liu)最小。