末端臺區(qū)現(xiàn)狀

末端臺區(qū)的電能質(zhì)量問題以低電壓、無功、三相不平衡等為主。“低電壓”現(xiàn)象的根本原因在于電網(wǎng)供電能力不足，其治理的方向可以從兩個方面入手：

（1）進行電網(wǎng)改造和擴容，采取增建或擴建變電站、增大配變?nèi)萘?、拆分配變臺區(qū)、縮短供電半徑、改造低壓線路、增大低壓線徑等手段，以直接提升電網(wǎng)的供電能力;

（2）采取技術(shù)措施，提升電網(wǎng)的無功功率就地平衡能力、線路的局部電壓調(diào)節(jié)能力和三相電流的平衡度，以間接提升電網(wǎng)的供電能力。

因而基于就地平衡配變負荷側(cè)無功功率和調(diào)節(jié)配變負荷側(cè)三相不平衡電流的方法來提升配變的帶負荷能力，提高380/220v低壓供電線路電壓的合格率，解決用戶側(cè)的“低電壓”問題，同時具有降低網(wǎng)耗、實現(xiàn)電網(wǎng)經(jīng)濟運行的良好效果。

 

三相不平衡的危害

目前，在國家電網(wǎng)公司中、低壓配電網(wǎng)系統(tǒng)中，三相負荷系統(tǒng)是隨機變化的，這些負荷會使配電系統(tǒng)產(chǎn)生三相不平衡，三相負荷不平衡會導致供電系統(tǒng)三相電壓、電流的不平衡，引起電網(wǎng)負序電壓和負序電流，影響供電質(zhì)量，進而增加線路損耗，降低供電可靠性。三相不平衡系統(tǒng)向量如圖。

不平衡系統(tǒng)的影響具體表現(xiàn)在：

1) 三相負荷不平衡將增加變壓器和線路損耗，通過理論計算可以證明最大不平衡時的變壓器損耗是平衡時的3倍，線路損耗是平衡時的6倍；

2) 三相負荷不平衡時重負荷相電流過大，容易造成繞組和變壓器油的過熱。導致繞組絕緣老化加快和油質(zhì)劣化，迅速降低變壓器壽命（溫度每升高8℃，使用年限將減少一半），甚至燒毀繞組；

3) 三相負荷不平衡時重負荷相電流過大，可能造成該相導線、開關(guān)等部件溫度直線上升，以致燒斷、燒壞。且由于中性線導線截面一般小于相線截面，考慮到電網(wǎng)中零序諧波電流的存在，中性線燒斷的幾率更高；

4) 三相負荷不平衡運行會造成變壓器零序電流過大，在變壓器的油箱壁或其他金屬構(gòu)件中引起的磁滯和渦流損耗使這些部件發(fā)熱，致使變壓器局部金屬件溫度異常升高，嚴重時將導致變壓器運行事故；

5) 低壓電網(wǎng)三相負荷不平衡會引起高壓側(cè)對應相電流過大，導致高壓線跳閘停電，引發(fā)大面積停電事故，同時變電站的開關(guān)設備頻繁跳閘將降低使用壽命；

6) 三相不平衡時漏電電流就不會為零。當量值接近或大于漏電保護器的額定動作電流I△n時，將引起總保護頻繁動作，甚至根本送不上電，嚴重影響漏電總保護的運行率；

7) 三相負載不平衡時運行，其各相輸出電流就不相等，為避免單相過電流，變壓器必須容量降額使用，同時由于其配變內(nèi)部三相壓降不相等，這必將導致配變輸出電壓三相不平衡。負載重的一相電壓降低，而負載輕的一相電壓升高，容易造成電壓高的一相接帶的用戶用電設備燒壞，而電壓低的一相接帶的用戶用電設備則可能無法使用。

8) 大量的變頻設備、整流設備運行中產(chǎn)生的大量諧波負荷，在嚴重導致電網(wǎng)失衡的同時，嚴重影響其他電網(wǎng)設備的正常運行甚至導致電網(wǎng)供電和用電設備損壞。

傳統(tǒng)的解決方案

目前市場上的三相電流平衡設備，主要有兩大類：改變負荷接入相位法和加裝補償裝置法。

其中改變負荷接入相位需要通過人工改線或換相開關(guān)進行，負荷接入相位的改變避免的要產(chǎn)生短時停電，因此這種方法的推廣一般主要用于對供電可靠性要求不高的農(nóng)村地區(qū)。

加裝補償裝置，特別是大功率三相有功平衡設備仍然以無源無功補償裝置（分補）為主，且主要應用于低壓范圍。由于無源無功補償裝置本身有很大缺陷，不能達到最優(yōu)化的不平衡要求。利用增設無功補償裝置或者消弧線圈來處理低壓配電網(wǎng)的三相不平衡問題的效果并不理想：增設無功補償裝置進行電壓調(diào)整時經(jīng)常會導致諸如諧波放大等其他問題的產(chǎn)生，使補償效果不夠理想。而加設消弧線圈，雖然可以使容性電流得以減小，但是該方法可能加大三相不平衡度。

有源新型方案

動態(tài)有源三相平衡裝置是隨著現(xiàn)代電力電子技術(shù)發(fā)展起來的高科技裝備。與無功補償裝置相比，動態(tài)有源三相平衡裝置具有有功轉(zhuǎn)移、動態(tài)無功補償、與系統(tǒng)不諧振等優(yōu)勢。隨著電力電子技術(shù)的進步和生產(chǎn)規(guī)模的擴大，動態(tài)有源三相平衡裝置的成本逐漸下降，其巨大的技術(shù)優(yōu)勢、強大功能、更高的適應性、更簡單的安裝方式，必將最終取代無功補償裝置占據(jù)市場主流。

有源型方案的主要工作原理為相間電流轉(zhuǎn)移。如圖3，在某一時刻，電流較大的一相（C相）通過IGBT動作，將能量存儲于直流側(cè)的電容中，在另一時刻，電流較小的相線（B相）通過導通IGBT，將能量釋放。此過程在20kHz的IGBT模塊的動作下，以上過程均在較短時間內(nèi)完成。此過程可理解為基于基波正序電流檢測的補償法。該補償手段是利用四相功率調(diào)節(jié)器拓撲結(jié)構(gòu)進行補償，通過采用坐標變換的運算方式，實現(xiàn)無功和有功的解耦控制，分別控制無功和有功的不平衡補償。

以上過程亦可以理解為，任何系統(tǒng)的工作電流可以看成是由正序、負序、零序的疊加，正序分量是系統(tǒng)是保持三相系統(tǒng)平衡的支撐，而負序、零序分量是造成不平衡的因素，因此有源型三相不平衡電能質(zhì)量裝置是對負序和零序進行濾除達到保留正序分量實現(xiàn)三相平衡的目的。

 

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