基于配電線路末端分布式補償的三相不平衡調節裝置設計分析

李 朋

(國網冀北電力有限公司唐山市曹妃甸區供電分公司，河北 唐山 063299)

0 引言

目前，配電線路末端出現的三相不平衡的現象較為嚴重，其中最常見解決線路末端三相不平衡問題的方法是使用智能化迅速更換開關技術，會導致臺區的整體運行在三相平衡的情況，無法隨時調整，時間間隔比較長，極易發生故障，有一定安全隱患，若進行安裝就會工程量很大。

由于電子技術的不斷發展，采用了有源補償技術，有源補償技術就是把補償裝置安裝在配電變壓器的0.4 kV一側，這種方法能使變壓器三相電幾乎達到平衡，有的線路的電流依舊不平衡，電流不平衡的線路是自安裝的位置至負荷端，已存在的有源補償技術無法從根源上把三相不平衡問題進行解決，有不少臺區的供電網絡依舊在極度不平衡的情況下運行，無法對末端線路三相不平衡、損耗供電線路等問題進行解決，使本身受到很大的損耗。

本文研究設計了一種配電線路末端分布式補償三相不平衡微型調節裝置，該裝置使用設計一體化結構，其技術為電力電子交流技術，把其安置于線路負荷的末端分支處，并對三相負荷是否平衡進行實時檢測，一起完善補償控制三相負荷，可以促進整體臺區至負荷線路的電流達到平衡，使中線與線路的損耗下降。

1 基于配電線路末端分布式補償的三相不平衡調節裝置

把分布式補償裝置安裝于線路末端的各個負荷分支處，來直接進行三相不平衡的調節，能夠對用戶負荷的電流實時監測，其主要檢測的是負荷中的每個次諧波電流、三相電流、無功功率、 有功功率、三相電壓，并對電流諧波畸變率、功率因數、三相不平衡度進行計算。根據計算結果調和決策與控制外部環境的溫度、線路實際的運行情況、電能的質量參數，明確不平衡調節的容量，以功率有結余為前提兼補無功功率。分布式補償的三相不平衡調節系統結構如圖1所示。

圖1 分布式補償的三相不平衡調節系統結構圖

2 分布式三相不平衡調節裝置

三相不平衡調節裝置就地安裝在負荷的近端，其裝置選取三電平變流器，其構成連接比較密切，其作用是補償不平衡的負荷末端，電流的平均值和負荷的最大電流之間的差值就是補償的容量，按照實際狀況設計功率的值為20 kW，其功率值可以符合調節條件，300 mm×200 mm×120 mm是其體積，對就地安裝有幫助。

該裝置的組成部分包括LC濾波電路、控制電路與三電平變流器，其裝置原理結構(見圖2)。從圖中可以看出，可以治理線路中的無功電壓、負荷的三相不平衡，其位于末端有分支的位置，對負載電流進行檢測和對有沒有在平衡狀態進行判斷，經過DSP能夠算出每相在平衡狀態下電流的移動量，而且從中把負載電流中的諧波分量提取出來，IGBT開關的動作受制于PWM輸出信號，每相被轉移的電流經過控制變流器實現，能夠把方向不同、大小相等的電流加入到電網內，能夠促進負荷的上端滿足三相平衡。

圖2 分布式三相不平衡調節裝置原理結構

3 對裝置進行試驗

在對其補償設備物理實驗時會選擇單臺進行，在不平衡負載中加入20 kW的設備容量，對電流的波形進行觀測采用的是電流鉗A621、電壓探頭P6139B、泰克示波器MS0304，三相電流經過補償會基本達到平衡，單臺裝置調節前后波形(見圖3)。經過仿真實驗，可以把分布式三相不平衡調節裝置、無功負荷與不平衡負荷分別與圖1結構圖中配電線路末端中的1、2、3負荷的分支位置相連接，并經過調節，其電流的波形就可以達到基本的平衡形態。

圖3 單臺裝置調節前后波形

4 結語

本文基于配電線路末端分布式補償的三相不平衡調節裝置的設計，裝置體積不大，能夠將其安置于配電線分支的位置，經過實驗可以看出，對三相不平衡的治理很有成效，能從根源上解決三相不平衡問題。