分(fen)相補償(chang)(chang)裝(zhuang)置可以補償(chang)(chang)不(bu)平衡(heng)無功電流(liu)，但(dan)對不(bu)平衡(heng)無功電流(liu)無能為力。 事實(shi)上，一個(ge)設計良好的靜(jing)態(tai)(tai)靜(jing)態(tai)(tai)無功(gong)補償器不僅可(ke)以將三(san)相功(gong)率因數補償為1，還可(ke)以通(tong)過調整三(san)相之間的不平(ping)衡(heng)有功(gong)電流(liu)調整至平(ping)衡(heng)。

1.如何調整不平(ping)衡(heng)電流

很久以前，電力(li)(li)女巫 C.P. Steinmetz 找到了(le)一(yi)種使用(yong)靜(jing)態無功(gong)補償來(lai)平衡(heng)三相電流的(de)解決方案。 《電力(li)(li)系統(tong)無功(gong)功(gong)率控制(zhi)》一(yi)書(shu)有(you)較為詳細的(de)介(jie)紹，有(you)興趣的(de)讀者不妨一(yi)讀。 Steinmetz 方法(fa)有(you)兩個缺點。 一(yi)是計算(suan)過程相對(dui)復(fu)雜，讀者很難(nan)從計算(suan)過程中(zhong)理解這(zhe)種調整不平衡(heng)電流的(de)方法(fa)的(de)物理含(han)義。 其次，它只適用(yong)于三相、三線制(zhi)系統(tong)。 應用(yong)于三相四線制(zhi)系統(tong)時，零線電流不為零會(hui)產(chan)生較大的(de)誤差。

2、不平衡電流調節的(de)基本(ben)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(zheng)不平(ping)衡電(dian)流的目的是將該電(dian)阻(zu)的電(dian)流平(ping)均分配到三個(ge)相等的部(bu)分。具體方法如圖所示。

A相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)與C相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)之(zhi)間接(jie)入一(yi)個(ge)適(shi)當的(de)電(dian)(dian)(dian)感(gan)L將(jiang)A相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)有(you)功(gong)(gong)電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)的(de)1/3轉移到(dao)(dao)C相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)，這時(shi)(shi)電(dian)(dian)(dian)感(gan)L在A相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)產(chan)(chan)(chan)生(sheng)的(de)感(gan)性(xing)無(wu)功(gong)(gong)電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)恰(qia)好(hao)將(jiang)電(dian)(dian)(dian)阻在A相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)產(chan)(chan)(chan)生(sheng)的(de)容(rong)(rong)性(xing)無(wu)功(gong)(gong)電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)抵(di)(di)消掉。在B相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)與C相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)之(zhi)間接(jie)入一(yi)個(ge)適(shi)當的(de)電(dian)(dian)(dian)容(rong)(rong)C將(jiang)B相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)有(you)功(gong)(gong)電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)的(de)1/3轉移到(dao)(dao)C相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)，這時(shi)(shi)電(dian)(dian)(dian)容(rong)(rong)C在B相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)產(chan)(chan)(chan)生(sheng)的(de)容(rong)(rong)性(xing)無(wu)功(gong)(gong)電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)恰(qia)好(hao)將(jiang)電(dian)(dian)(dian)阻在B相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)產(chan)(chan)(chan)生(sheng)的(de)感(gan)性(xing)無(wu)功(gong)(gong)電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)抵(di)(di)消掉。電(dian)(dian)(dian)感(gan)L在C相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)產(chan)(chan)(chan)生(sheng)的(de)感(gan)性(xing)無(wu)功(gong)(gong)電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)恰(qia)好(hao)將(jiang)電(dian)(dian)(dian)容(rong)(rong)C在C相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)產(chan)(chan)(chan)生(sheng)的(de)容(rong)(rong)性(xing)無(wu)功(gong)(gong)電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)抵(di)(di)消掉。這樣三(san)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)完(wan)全(quan)平衡，并且(qie)三(san)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)的(de)功(gong)(gong)率因數(shu)全(quan)等(deng)于(yu)1。

A相和中性線之(zhi)間(jian)連接(jie)一個(ge)電(dian)阻(zu)器。 這是另一個典(dian)型的(de)不平衡負載。 調整不平(ping)(ping)衡電流(liu)的(de)(de)目(mu)的(de)(de)是(shi)將該電阻的(de)(de)電流(liu)平(ping)(ping)均分配到三(san)個相等的(de)(de)部分。 具體方(fang)法如圖2所示。

在(zai)A相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)與C相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)之間接入一(yi)個(ge)適(shi)當(dang)的電(dian)(dian)(dian)感(gan)L1將(jiang)(jiang)A相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)有功電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)(liu)的1/3轉移到(dao)(dao)C相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)，在(zai)A相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)與B相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)之間接入一(yi)個(ge)適(shi)當(dang)的電(dian)(dian)(dian)容(rong)C1將(jiang)(jiang)A相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)有功電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)(liu)的1/3轉移到(dao)(dao)B相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)，這(zhe)時電(dian)(dian)(dian)感(gan)L1在(zai)A相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)產生的感(gan)性(xing)(xing)無(wu)(wu)功電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)(liu)恰好將(jiang)(jiang)電(dian)(dian)(dian)容(rong)C1在(zai)A相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)產生的容(rong)性(xing)(xing)無(wu)(wu)功電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)(liu)抵消掉。在(zai)B相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)與零(ling)線之間接入一(yi)個(ge)電(dian)(dian)(dian)感(gan)L2將(jiang)(jiang)電(dian)(dian)(dian)容(rong)C1在(zai)B相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)產生的容(rong)性(xing)(xing)無(wu)(wu)功電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)(liu)抵消掉。在(zai)C相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)與零(ling)線之間接入一(yi)個(ge)電(dian)(dian)(dian)容(rong)C2將(jiang)(jiang)電(dian)(dian)(dian)感(gan)L1在(zai)C相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)產生的感(gan)性(xing)(xing)無(wu)(wu)功電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)(liu)抵消掉。于是三(san)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)(liu)完(wan)全平衡，并且三(san)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)的功率因數全等于1。

一個真正的有源負(fu)載系統相(xiang)當于(yu)在每相(xiang)之間以及每相(xiang)與中性(xing)線之間連接不同的電阻。 在(zai)計算(suan)中，每個電阻單獨(du)計算(suan)，按(an)照(zhao)疊加原理相(xiang)加。 必須確(que)定電感數量并(bing)連接在每相之間和(he)每相之間以及每相與中(zhong)性線之間的(de)電容器(qi)。 在疊加過(guo)程中，如果路徑同時(shi)具有電(dian)感和電(dian)容，則執行抵消過(guo)程。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。

上述方法需要使用電感器，這些電感器價(jia)格昂貴、成(cheng)本高且笨重，因(yin)此不適(shi)用于真正的靜態 VAR 補償器設備。 幸(xing)運的(de)是(shi)，實際的(de)電力系統負載總是(shi)有電感的(de)。 因為負載有電感，所以需要進(jin)行無功補償。 負載(zai)的電(dian)感可(ke)以用來調整不平衡的有(you)效電(dian)流。 理論計算(suan)和實踐經驗都表明，只要在(zai)每(mei)相之間(jian)以(yi)及每(mei)相與中(zhong)性(xing)線(xian)之間(jian)正確連接(jie)不(bu)同數量的電(dian)容器，就(jiu)可以(yi)在(zai)靜態無功補償(chang)期間(jian)調整不(bu)平衡有(you)功電(dian)流。我是。 此外，所連接電(dian)容(rong)器的無(wu)功功率總數與(yu)相位補償裝置將每相功率因(yin)數補償為(wei) 1 所需的無(wu)功功率總數相同。

由于調(diao)整(zheng)(zheng)不平衡(heng)(heng)(heng)有(you)(you)功(gong)(gong)電(dian)流需要利(li)(li)用負荷(he)的(de)(de)電(dian)感，因(yin)(yin)此負荷(he)的(de)(de)功(gong)(gong)率(lv)因(yin)(yin)數(shu)越低(di)意味(wei)著可以(yi)(yi)利(li)(li)用的(de)(de)電(dian)感越多(duo)，則調(diao)整(zheng)(zheng)不平衡(heng)(heng)(heng)有(you)(you)功(gong)(gong)電(dian)流的(de)(de)能力(li)就越強。計算表(biao)明：如(ru)果(guo)(guo)負荷(he)的(de)(de)功(gong)(gong)率(lv)因(yin)(yin)數(shu)為0.7，那(nei)么(me)最(zui) 大相(xiang)電(dian)流是最(zui)小(xiao)相(xiang)電(dian)流2倍(bei)的(de)(de)情況可以(yi)(yi)調(diao)整(zheng)(zheng)到平衡(heng)(heng)(heng)。如(ru)果(guo)(guo)負荷(he)的(de)(de)功(gong)(gong)率(lv)因(yin)(yin)數(shu)為0.85，那(nei)么(me)最(zui) 大相(xiang)電(dian)流是最(zui)小(xiao)相(xiang)電(dian)流1.5倍(bei)的(de)(de)情況可以(yi)(yi)調(diao)整(zheng)(zheng)平衡(heng)(heng)(heng)。如(ru)果(guo)(guo)負荷(he)的(de)(de)功(gong)(gong)率(lv)因(yin)(yin)數(shu)為1，那(nei)么(me)意味(wei)著沒有(you)(you)可以(yi)(yi)利(li)(li)用的(de)(de)電(dian)感，因(yin)(yin)此無法進行(xing)不平衡(heng)(heng)(heng)調(diao)整(zheng)(zheng)。

下面舉例(li)說明如何連接電(dian)(dian)容器以達到補償功(gong)率(lv)因數和調整不平衡電(dian)(dian)流的(de)目的(de)。

由(you)(you)圖(tu)4中(zhong)(zhong)的(de)數據可(ke)知，補(bu)(bu)償電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)容(rong)(rong)器(qi)(qi)的(de)總容(rong)(rong)量(liang)恰(qia)(qia)(qia)好等于(yu)(yu)負(fu)荷中(zhong)(zhong)的(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)感總容(rong)(rong)量(liang)，只(zhi)是由(you)(you)于(yu)(yu)恰(qia)(qia)(qia)當(dang)地選(xuan)擇(ze)了(le)(le)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)容(rong)(rong)器(qi)(qi)的(de)接法(fa)，不(bu)僅使三相的(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)(liu)平(ping)(ping)衡，并且(qie)三相的(de)功(gong)(gong)率(lv)因(yin)數均等于(yu)(yu)1，零線沒有電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)(liu)。從圖(tu)中(zhong)(zhong)可(ke)以(yi)看(kan)出，接在(zai)(zai)(zai)相與(yu)相之(zhi)間(jian)(jian)(jian)的(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)容(rong)(rong)器(qi)(qi)是不(bu)相等的(de)，因(yin)此(ci)可(ke)以(yi)起(qi)(qi)到既補(bu)(bu)償無(wu)功(gong)(gong)又調整不(bu)平(ping)(ping)衡有功(gong)(gong)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)(liu)的(de)作(zuo)用(yong)，這里利(li)用(yong)了(le)(le)Wangs定理(li)2。從圖(tu)中(zhong)(zhong)還可(ke)以(yi)看(kan)出，接在(zai)(zai)(zai)B相與(yu)零線之(zhi)間(jian)(jian)(jian)和接在(zai)(zai)(zai)C相與(yu)零線之(zhi)間(jian)(jian)(jian)的(de)兩(liang)個電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)容(rong)(rong)器(qi)(qi)的(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)(liu)恰(qia)(qia)(qia)好抵消(xiao)了(le)(le)零線電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)(liu)，這里利(li)用(yong)了(le)(le)Wangs定理(li)3。由(you)(you)此(ci)可(ke)見3個Wangs定理(li)之(zhi)間(jian)(jian)(jian)并不(bu)矛盾，恰(qia)(qia)(qia)當(dang)地利(li)用(yong)Wangs定理(li)可(ke)以(yi)起(qi)(qi)到簡化計算的(de)作(zuo)用(yong)，并且(qie)不(bu)論采取什么樣的(de)算法(fa)，得到的(de)結果(guo)是唯 一(yi)的(de)。在(zai)(zai)(zai)補(bu)(bu)償了(le)(le)無(wu)功(gong)(gong)并且(qie)調整了(le)(le)不(bu)平(ping)(ping)衡有功(gong)(gong)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)(liu)之(zhi)后，零線電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)(liu)就消(xiao)失(shi)了(le)(le)，乍(zha)看(kan)起(qi)(qi)來(lai)我們不(bu)由(you)(you)得會感謝上帝的(de)巧妙安(an)排，不(bu)過仔(zi)細想想這其中(zhong)(zhong)自(zi)有其必(bi)然(ran)性(xing)，既然(ran)三相電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)(liu)平(ping)(ping)衡則零線電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)(liu)當(dang)然(ran)不(bu)會存(cun)在(zai)(zai)(zai)。

上例中的(de)(de)(de)(de)負(fu)荷含(han)有(you)足夠多的(de)(de)(de)(de)電(dian)感(gan)，因此可(ke)以(yi)(yi)(yi)取(qu)得較好的(de)(de)(de)(de)調整(zheng)不(bu)平(ping)(ping)衡效果。當負(fu)荷的(de)(de)(de)(de)功(gong)率因數較高，可(ke)以(yi)(yi)(yi)利用的(de)(de)(de)(de)電(dian)感(gan)較少，而三(san)相電(dian)流(liu)的(de)(de)(de)(de)不(bu)平(ping)(ping)衡現(xian)象又比較嚴重(zhong)時，可(ke)能達不(bu)到完(wan)全平(ping)(ping)衡的(de)(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)(de)。但是理(li)論計算(suan)與實驗的(de)(de)(de)(de)結果都表明：只要負(fu)荷中含(han)有(you)電(dian)感(gan)，就可(ke)以(yi)(yi)(yi)在將三(san)相的(de)(de)(de)(de)功(gong)率因數均補(bu)償至1的(de)(de)(de)(de)基礎上，使三(san)相有(you)功(gong)電(dian)流(liu)的(de)(de)(de)(de)不(bu)平(ping)(ping)衡程度(du)有(you)所減輕，仍(reng)然(ran)可(ke)以(yi)(yi)(yi)達到其(qi)他補(bu)償方式所達不(bu)到的(de)(de)(de)(de)效果。下(xia)面舉一例說明這個問題。

設有一用電系統如圖5所示：

圖5的(de)(de)(de)不平(ping)衡(heng)(heng)程度與圖4的(de)(de)(de)例子相當，只是(shi)三(san)相的(de)(de)(de)功率因(yin)數較(jiao)高均為0.85。對于(yu)這種情況，雖然可供利用的(de)(de)(de)負荷電(dian)感(gan)較(jiao)少，達(da)不到使有功電(dian)流完全平(ping)衡(heng)(heng)的(de)(de)(de)目(mu)的(de)(de)(de)，但(dan)是(shi)仍然可以取得一定的(de)(de)(de)調整不平(ping)衡(heng)(heng)效果。補償電(dian)容器的(de)(de)(de)接法示于(yu)圖6：

由圖(tu)6中的(de)數(shu)據可知，補償(chang)電容(rong)器(qi)的(de)總(zong)容(rong)量(liang)恰好等(deng)于(yu)負(fu)荷中的(de)電感總(zong)容(rong)量(liang)，補償(chang)后三相(xiang)的(de)功率(lv)因數(shu)均(jun)等(deng)于(yu)1，三相(xiang)的(de)有功電流(liu)雖然沒(mei)有完全平(ping)衡(heng)，但不平(ping)衡(heng)程度大(da)大(da)減(jian)輕，零線(xian)電流(liu)明顯減(jian)小。

從以上的例子可以看出，只要(yao)恰當(dang)地在(zai)系統的各相(xiang)(xiang)線與相(xiang)(xiang)線之間(jian)及各相(xiang)(xiang)線與零線之間(jian)接入(ru)不同數(shu)量的單相(xiang)(xiang)電(dian)容器，就可以達(da)到(dao)即補償功率因數(shu)又調(diao)整(zheng)不平衡(heng)有(you)(you)功電(dian)流(liu)的目的。并(bing)且投入(ru)的電(dian)容器總量與將三相(xiang)(xiang)的功率因數(shu)均補償至1所(suo)需的電(dian)容器總量相(xiang)(xiang)同。雖然計(ji)算方法十分復雜，但在(zai)計(ji)算機技術高(gao)度發(fa)達(da)的今(jin)天，實現起來(lai)還是(shi)沒有(you)(you)問題的。

3、幾(ji)種補(bu)償裝置的補(bu)償效果比(bi)較

在(zai)負(fu)荷(he)(he)平(ping)衡的情況下(xia)，各種形式補償裝置的使(shi)用效果從理論上(shang)都是一樣(yang)的，但是當負(fu)荷(he)(he)不平(ping)衡時，則使(shi)用效果就有(you)很大的不同。

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(ru)圖(tu)4所示，這里不再重復。

如(ru)果(guo)使(shi)用三(san)(san)相(xiang)(xiang)電(dian)(dian)(dian)容(rong)(rong)器(qi)(qi)(qi)(qi)同(tong)時投(tou)切的(de)(de)(de)補(bu)償裝置(zhi)來進行補(bu)償，由于三(san)(san)相(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)感(gan)量不(bu)同(tong)，只(zhi)能(neng)參(can)照A相(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)感(gan)量來進行補(bu)償，否則(ze)A相(xiang)(xiang)就會產生(sheng)過補(bu)償。補(bu)償后的(de)(de)(de)結果(guo)示于圖7。從圖7與圖4的(de)(de)(de)數(shu)據(ju)對比(bi)中可(ke)以(yi)看出，投(tou)入(ru)三(san)(san)相(xiang)(xiang)電(dian)(dian)(dian)容(rong)(rong)器(qi)(qi)(qi)(qi)后，雖然三(san)(san)相(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)都有所(suo)減小(xiao)，但是三(san)(san)相(xiang)(xiang)間的(de)(de)(de)不(bu)平衡程(cheng)度反而有所(suo)加(jia)劇，未(wei)投(tou)電(dian)(dian)(dian)容(rong)(rong)器(qi)(qi)(qi)(qi)前(qian)C相(xiang)(xiang)與A相(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)比(bi)為(wei)2:1，投(tou)入(ru)電(dian)(dian)(dian)容(rong)(rong)器(qi)(qi)(qi)(qi)后C相(xiang)(xiang)與A相(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)比(bi)反而變成(cheng)了2.24:1。投(tou)入(ru)電(dian)(dian)(dian)容(rong)(rong)器(qi)(qi)(qi)(qi)前(qian)后的(de)(de)(de)零線(xian)電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)沒(mei)有變化，這是因為(wei)零線(xian)電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)是由不(bu)平衡電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)引起的(de)(de)(de)，三(san)(san)相(xiang)(xiang)電(dian)(dian)(dian)容(rong)(rong)器(qi)(qi)(qi)(qi)不(bu)接零線(xian)，所(suo)以(yi)零線(xian)電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)不(bu)可(ke)能(neng)改變。從此例可(ke)以(yi)看出，三(san)(san)相(xiang)(xiang)電(dian)(dian)(dian)容(rong)(rong)器(qi)(qi)(qi)(qi)同(tong)時投(tou)切的(de)(de)(de)補(bu)償裝置(zhi)不(bu)適于在(zai)三(san)(san)相(xiang)(xiang)電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)嚴(yan)重(zhong)不(bu)平衡的(de)(de)(de)系統中應(ying)用。

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從以(yi)上的介紹中可以(yi)看出，使用調整不平衡電流功(gong)率(lv)因(yin)數補償裝置可以(yi)取(qu)得最(zui) 好(hao)的效果，并(bing)且零線電流最(zui)小。