SVG+换相开关型三相不平衡治理装置的研究

姚彩娟 索红亮

摘   要：针对低压配电网存在的三相不平衡问题，国家电网公司和南方电网公司均进行专项整治，低压配电网以单相用电负荷为主，造成实际运行的配电网三相不平衡。为有效解决三相不平衡问题，提出采用换相开关装置和低压静止无功发生器（SVG）相结合的方式，采用统一控制策略，有效解决三相不平衡问题。

关键词：三相不平衡  低压静止无功发生器（SVG）  换相开关

中图分类号：TM342                                文献标识码：A                       文章编号：1674-098X（2019）08（b）-0103-02

三相不平衡会造成中性线线路损耗增加，配变变压器出力减少，增加变压器的损耗，中性点漂移，影响用电安全等诸多问题，2017年5月22日国家电网公司办公厅发布《国网运检部关于开展配电台区三相负荷不平衡问题治理工作的通知》，通知明确了三相负荷不平衡治理的工作思路、治理范围及重点措施。

根据国网文件，目前解决上述电能质量问题主要有三种形式：换相开关型、电力电子型和电容器型，每种治理方案均有各自的优点和缺点，具体如表1所示。

为了寻求一种更经济、更便捷的三相不平衡治理方式，本文提出了采用SVG和换相开关结合的方式，从配电网侧和线路侧同时考虑，有效解决配电网线路不平衡问题。

1  技术方案概况

1.1 技术方案概况

本方案主要采用SVG+換相开关的结合方式，由SVG作为主控装置，实时检测配变低压出线侧的三相电流，当三相负荷不平衡度超限问题时，SVG控制换相开关单元按照规定执行换相操作，实现用户负荷相序调整、配电台区三相负荷均衡分配，接线原理示意如图1所示。

1.2 换相算法控制策略

换相开关采集的每一路电流，I1，…，In，控制器采集的配电变压器出口总电流，然后按各相总电流大小排序，由大到小分别为x，y，z，求总平均值：

（1）根据支路三相电流计算出支路三相电流平均值k、最大值Imax、最小值Imin、最大值对应的相位、最小值对应的相位、上偏差值△x等。（2）依据上面得到的最大值对应的相位，找出支路中相位相对应的开关，并得到它们的三相电流值和开关地址，放入两个数组。（3）计算三相不平衡（阈值暂定为15%），公式如上述式（1）～式（4）。（4）将上偏差值依次与求得的开关的电流进行求差，如果差值大于设定阈值（暂定为0），则保存它们的差值，继续轮询其他开关，如果后面开关的电流与上偏差值大于阈值且该差值小于之前保存的差值，则进行替换，轮询完整个支路开关，即可选中一个开关。（5）通过上面找出当前电流最接近上偏差值的开关，然后将原偏差值与该开关电流值之差作为新偏差值，并将该开关的电流值置为上偏差值加1（保证下次递归时不会重读选中）。（6）返回步骤（4），继续轮询所有支路开关，直至上偏差值与所有开关电流值之差均小于设定阈值，则支路开关轮询完毕，即可得到需要投切的开关个数、所有开关地址、开关当前相位和需要切换到的相位。

2  SVG+换相开关装置在现场应用效果

表2列出了装置投入前后台区电能质量情况，从表中可以看出补偿前三相电流存在不平衡，N相电流达103A;三相电压存在不平衡，电压畸变率高达6%，超出国标要求的5%。单独投入换相开关后，三相电流存在不平衡，N相电流达74A;三相电压存在不平衡，电压畸变率高达7.5%。SVG+换相开关装置投入后，三相电流达到平衡;电压畸变率降低，三相电压达到平衡，电压畸变率为3.3%。

3  结语

三相不平衡问题一直是配电网中主要的痛点，其对电网电能质量的影响一直备受关注。随着科技和经济的快速发展，怎样有效解决这一问题，仍需投入主要力量去攻克。本文从配电侧和线路侧同时考虑治理三相不平衡问题，有效调整了线路不平衡和配电网侧不平衡问题，同时SVG剩余的能量可以用于无功补偿和谐波治理，有效地缓解了配电压力，有效地提高配电变压器的出力，减缓线路老化，延长设备使用寿命，减轻电力维修工作，保证用户的用电安全。

参考文献

[1] 郭育生，黄武忠.配电网三相不平衡补偿装置的研究[J].广东电力，2008（1）：17-19，37.

[2] 蔡书锦.三相负荷不平衡对线损的影响[J].农村电气化，2004（4）：23-24.

[3] 朱丹.面向三相不平衡负荷的新型补偿装置的研究[D].安徽理工大学，2012.