三相有功功率平衡裝置在臺(tái)區(qū)低電壓治理中的應(yīng)用

段緒金++萬(wàn)代++齊飛++周恒逸++趙邈

摘 要：針對(duì)單相大功率電器大量接入，負(fù)荷特性差異、用電不同時(shí)、負(fù)荷波動(dòng)等因素導(dǎo)致的配變?nèi)嗖黄絾?wèn)題，引入了一種基于SVG的配電臺(tái)區(qū)三相負(fù)荷不平衡治理方法，介紹了該方法基本原理以及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)現(xiàn)。以具體低電壓臺(tái)區(qū)為例，通過(guò)分析對(duì)比治理前后效果，驗(yàn)證了方法的有效性。

關(guān)鍵詞：配電網(wǎng)；三相有功功率平衡裝置；三相不平衡；低電壓

中圖分類(lèi)號(hào)：TM73 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2017）29-0149-02

Abstract： With the wide range application of single-phase high power electric， combined with the load characteristic difference， electricity asynchronization， load fluctuations and other factors，load balancing problems have became increasingly prominent.For the problem ，a control method of three-phase unbalanced load is proposed.This paper introduces the basic principle of the method and implementation on site.With specific low voltage area as an example， through analysis contrast before and after the governance effect， verify the validity of the method.

Keywords： Distribution network； Three phase active power balance device； three-phase unbalanced load； low voltage

引言

隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，農(nóng)村地區(qū)用電負(fù)荷激增，單相大功率電器廣泛應(yīng)用。負(fù)荷在各相分配難以絕對(duì)平衡，且受負(fù)荷特性差異大、用電不同時(shí)、負(fù)荷波動(dòng)等因素影響，農(nóng)村配電變壓器三相電流不平衡現(xiàn)象廣泛存在，且此類(lèi)不平衡問(wèn)題不具規(guī)律性。不平衡會(huì)導(dǎo)致中性點(diǎn)電壓漂移，致使負(fù)載輕的相電壓升高[1]，而重負(fù)載相電壓降低，線路末端容易出現(xiàn)低電壓，嚴(yán)重時(shí)甚至引發(fā)一相、兩相出口低電壓[2]，根據(jù)某供電公司的不完全統(tǒng)計(jì)，三相不平衡導(dǎo)致的低電壓臺(tái)區(qū)超過(guò)7%。由此可見(jiàn)，解決三相不平衡下的低電壓?jiǎn)栴}對(duì)于緩解廣大農(nóng)村地區(qū)的低電壓?jiǎn)栴}具有巨大的潛力。

治理三相不平衡傳統(tǒng)的方法是進(jìn)行負(fù)荷的合理分接和調(diào)整[3]，但人工調(diào)節(jié)要停電進(jìn)行，工作量大且效果不佳。目前，已有電容型或換相開(kāi)關(guān)型三相負(fù)荷自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置[4]，提高了治理效果和效率。本文介紹一種基于SVG的三相有功功率平衡裝置，自動(dòng)將配變?nèi)嗖黄胶庳?fù)荷補(bǔ)償為三相平衡負(fù)荷，消除中性點(diǎn)電壓偏移，從而達(dá)到電源側(cè)負(fù)荷平衡的目的。

1 三相有功功率平衡裝置原理

該三相有功功率平衡裝置工作原理如圖1所示。其主要是利用SVG可控?fù)Q流器原理，通過(guò)CT實(shí)時(shí)檢測(cè)電流信息，然后將采集到的信息發(fā)給DSP數(shù)字控制處理器分析，之后通過(guò)適當(dāng)?shù)乜刂聘麟娏﹄娮娱_(kāi)關(guān)（IGBT）導(dǎo)通和關(guān)斷的狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)交流側(cè)輸出電流的相位和幅值的調(diào)節(jié)，從而達(dá)到系統(tǒng)三相不平衡電流轉(zhuǎn)移、均勻分配的功能。

裝置電路拓圖見(jiàn)圖2。結(jié)合圖2，定義負(fù)荷產(chǎn)生的電流為iL，供電系統(tǒng)提供的電流為iS，而有源不平衡治理裝置產(chǎn)生的電流為iC，根據(jù)基爾霍夫電流定律有iS=iL+iC，而負(fù)荷電流中分別含有平衡電流分量iL1，和不平衡電流分量iL2，即iL=iL1+iL2。

為了治理系統(tǒng)的不平衡電流，由于有功功率平衡裝置為可控的電流源，因此可以控制iC=-iL2，則iS=iL1，即不平衡電流全部被補(bǔ)償，只有平衡的電流注入電網(wǎng)，從而有效的治理了不平衡問(wèn)題。由于有功功率平衡裝置輸出的電流是完全可控，因此裝置可以較好地解決不平衡負(fù)荷導(dǎo)致的不平衡問(wèn)題。

2 實(shí)際應(yīng)用

某農(nóng)村典型配電臺(tái)區(qū)，配電變壓器型號(hào)為S9-50/10，低壓出線兩回，線路導(dǎo)線型號(hào)為L(zhǎng)GJ-95，供電半徑約750m，配變最大負(fù)載率為71%，2016年共發(fā)生出口低電壓145次，累計(jì)時(shí)長(zhǎng)為463.5小時(shí)，最低電壓為166V（C相）。

分析發(fā)現(xiàn)，配變總體負(fù)載率不高，供電半徑稍大，低壓主干線滿足技術(shù)導(dǎo)則要求，但C相負(fù)荷大于A、B相，2016年三相最大不平衡度達(dá)到90%，現(xiàn)場(chǎng)多次人工調(diào)節(jié)負(fù)荷，但效果不佳。在負(fù)荷高峰期C相單相負(fù)載率在75%以上，B、C相臺(tái)區(qū)出口即出現(xiàn)低電壓，低電壓原因?yàn)槿嘭?fù)荷不平衡造成中性點(diǎn)偏移、特別是C相整體電壓偏低。

2017年1月17日，在臺(tái)區(qū)出口處安裝一套三相有功功率平衡裝置。1月16日與18日臺(tái)區(qū)電壓曲線圖見(jiàn)圖3、圖4。1月16日C相出現(xiàn)3次低電壓，累計(jì)時(shí)長(zhǎng)達(dá)到6小時(shí)，最低電壓值為183.5V。安裝后三相功率接近平衡，A、B、C相電壓隨時(shí)間變化曲線基本重合。

安裝前、后連續(xù)16天臺(tái)區(qū)三相總功率及最低電壓值如表1所示。盡管安裝后2017年春節(jié)高峰負(fù)荷來(lái)臨，配變變壓器負(fù)載率達(dá)到100.6%（2月1日），負(fù)荷最大為安裝前的2.4倍（較1月4日），但因?yàn)榕渥內(nèi)嗷酒胶?，未出現(xiàn)單相過(guò)載導(dǎo)致的中性點(diǎn)電壓偏移，三相出口電壓均在205V以上，安裝后臺(tái)區(qū)低電壓?jiǎn)栴}完全消除。

3 結(jié)束語(yǔ)

目前配電網(wǎng)中大功率單相負(fù)載大量投入，導(dǎo)致配變?nèi)嘭?fù)荷不平衡日漸嚴(yán)重，本文引入了一基于SVG的三相有功功率平衡裝置，能將配變?nèi)嗖黄胶庳?fù)荷補(bǔ)償為三相平衡負(fù)荷，消除中性點(diǎn)電壓偏移，有效解決了配變?nèi)嗖黄胶鈱?dǎo)致的低電壓?jiǎn)栴}，此產(chǎn)品可以在農(nóng)網(wǎng)等電網(wǎng)建設(shè)薄弱的地區(qū)普及推廣。

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