SVG+換相開關型三相不平衡治理裝置的研究

姚彩娟 索紅亮

摘 ? 要：針對低壓配電網存在的三相不平衡問題，國家電網公司和南方電網公司均進行專項整治，低壓配電網以單相用電負荷為主，造成實際運行的配電網三相不平衡。為有效解決三相不平衡問題，提出采用換相開關裝置和低壓靜止無功發生器（SVG）相結合的方式，采用統一控制策略，有效解決三相不平衡問題。

關鍵詞：三相不平衡 ?低壓靜止無功發生器（SVG） ?換相開關

中圖分類號：TM342 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2019）08（b）-0103-02

三相不平衡會造成中性線線路損耗增加，配變變壓器出力減少，增加變壓器的損耗，中性點漂移，影響用電安全等諸多問題，2017年5月22日國家電網公司辦公廳發布《國網運檢部關于開展配電臺區三相負荷不平衡問題治理工作的通知》，通知明確了三相負荷不平衡治理的工作思路、治理范圍及重點措施。

根據國網文件，目前解決上述電能質量問題主要有三種形式：換相開關型、電力電子型和電容器型，每種治理方案均有各自的優點和缺點，具體如表1所示。

為了尋求一種更經濟、更便捷的三相不平衡治理方式，本文提出了采用SVG和換相開關結合的方式，從配電網側和線路側同時考慮，有效解決配電網線路不平衡問題。

1 ?技術方案概況

1.1 技術方案概況

本方案主要采用SVG+換相開關的結合方式，由SVG作為主控裝置，實時檢測配變低壓出線側的三相電流，當三相負荷不平衡度超限問題時，SVG控制換相開關單元按照規定執行換相操作，實現用戶負荷相序調整、配電臺區三相負荷均衡分配，接線原理示意如圖1所示。

1.2 換相算法控制策略

換相開關采集的每一路電流，I1，…，In，控制器采集的配電變壓器出口總電流，然后按各相總電流大小排序，由大到小分別為x，y，z，求總平均值：

（1）根據支路三相電流計算出支路三相電流平均值k、最大值Imax、最小值Imin、最大值對應的相位、最小值對應的相位、上偏差值△x等。（2）依據上面得到的最大值對應的相位，找出支路中相位相對應的開關，并得到它們的三相電流值和開關地址，放入兩個數組。（3）計算三相不平衡（閾值暫定為15%），公式如上述式（1）～式（4）。（4）將上偏差值依次與求得的開關的電流進行求差，如果差值大于設定閾值（暫定為0），則保存它們的差值，繼續輪詢其他開關，如果后面開關的電流與上偏差值大于閾值且該差值小于之前保存的差值，則進行替換，輪詢完整個支路開關，即可選中一個開關。（5）通過上面找出當前電流最接近上偏差值的開關，然后將原偏差值與該開關電流值之差作為新偏差值，并將該開關的電流值置為上偏差值加1（保證下次遞歸時不會重讀選中）。（6）返回步驟（4），繼續輪詢所有支路開關，直至上偏差值與所有開關電流值之差均小于設定閾值，則支路開關輪詢完畢，即可得到需要投切的開關個數、所有開關地址、開關當前相位和需要切換到的相位。

2 ?SVG+換相開關裝置在現場應用效果

表2列出了裝置投入前后臺區電能質量情況，從表中可以看出補償前三相電流存在不平衡，N相電流達103A;三相電壓存在不平衡，電壓畸變率高達6%，超出國標要求的5%。單獨投入換相開關后，三相電流存在不平衡，N相電流達74A;三相電壓存在不平衡，電壓畸變率高達7.5%。SVG+換相開關裝置投入后，三相電流達到平衡;電壓畸變率降低，三相電壓達到平衡，電壓畸變率為3.3%。

3 ?結語

三相不平衡問題一直是配電網中主要的痛點，其對電網電能質量的影響一直備受關注。隨著科技和經濟的快速發展，怎樣有效解決這一問題，仍需投入主要力量去攻克。本文從配電側和線路側同時考慮治理三相不平衡問題，有效調整了線路不平衡和配電網側不平衡問題，同時SVG剩余的能量可以用于無功補償和諧波治理，有效地緩解了配電壓力，有效地提高配電變壓器的出力，減緩線路老化，延長設備使用壽命，減輕電力維修工作，保證用戶的用電安全。

參考文獻

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