配电低压台区三相不平衡负荷优化调节的研究

刘裕 徐志航 王京生

摘要：在电力系统中，低压配电变压器台区是一个非常重要的组成部分。为了保证其稳定安全运行，有必要对低压配电变压器区三相负荷不平衡调节系统及装置进行合理研究。本文采用开关电源输出负载的换相方式作为研究方法。在研究终端分支箱和出线方式时，将其视为一个系统，最终选择适合换相的最佳方案。

关键词：低压配电变电站区域;三相负载不平衡;自动换相

变压器在运行过程中，会受到配电变压器三相负载不平衡的影响，对其可靠性和安全性造成很大的损害。为了保证变压器的安全性和可靠性，本文研究了分时多路换向模块下的开关器件，可以有效提高开关器件的利用率。

1.智能分支箱换向模块结构优化思路

目前，在使用过程中，采用换相电路结构的开关量很大，每相出线都需要相应的三相电源。然而，在实践中，对负载切换没有很高的要求，因此使用分时复用的方法可以有效地减少固态开关的使用。因此，在此基础上，本文提出了一种新的交换结构方案。

智能换向开关的电路结构由采集系统、反并联晶闸管和联锁继电器组成。在继电器组运行过程中，为了保证通道的畅通，更好地实现切换过程，需要合理使用切换装置，有效地监测分线箱内各相负荷，应在采集和控制系统稳定运行的情况下完成。

为了在硬件上有效地避免负载电流的跳变，有必要有效地控制晶闸管的过零关断特性。因此，应用开关器件正向控制方法，可以合理地解决跳变问题。此时，反向并联IGBT和磁保持继电器可以并联形成单相复合开关。反向并联IGBT复合开关在实际应用中具有良好的应用效果，能有效解决器件的跳变问题，从而实现器件的安全性和可靠性。

2.改进的换相方式

2.1改进的换相方式结构原理

反并联IGBT与磁保持继电器并联构成单相复合开关，三个单相复合开关构成复合换向开关。磁保持继电器和IGBT可以单独打开和关闭，如图1所示。正常运行时IGBT关闭，继电器只有一相接通。IGBT仅在开关动作期间用作临时路径。假设从C相切换到B相，打开连接到C相的IGBT，然后关闭连接到C相的磁保持继电器，然后关闭连接到C相的IGBT，在打开延迟时间后打开连接到B相的IGBT，然后打开连接到B相的磁保持继电器，然后关闭与B相连接的IGBT。这样就实现了负载电流从C相到B相的换相，并通过IGBT的快速关断特性实现了在线换相功能，从而最大限度地减小了换相带来的冲击。

2.2换相过程仿真

换相电路结构及锁相控制开关导通时间需要在MATLAB/Simulink环境下对其可行性进行验证，在仿真研究的帮助下能更好的完成验证。通过换相过程仿真验证，发现该装置具有良好的应用效果，并且能够对变压器三相负荷不平衡问题进行合理解决，进而确保变压器在运行过程中的安全性与可靠性。

2.3智能换相控制终端再加换相断路器单元

换相断路器的方式是通过装在电表箱里边取代电表箱的总开关实现的，集成了总开关原来的功能又具备换相功能。如果智能换相断路器装的数量足够多，要调整的时候，首先把电表箱里面做调整、做平衡。其次从台区范围内，通过换相控制器，再做一次平衡。

3.结论分析

变压器三相负载不平衡的出现将对变压器的正常、可靠、安全运行产生很大影响，也将增加企业的成本支出。在实际应用中，该方案在负荷调节中应具有良好的灵活性和稳定性。在此基础上，确保三相出线仍接三相负荷，从而有效解决负荷不平衡问题。采用分时复用技术对换向模块进行分析。这种模块组合相对简单，可以有效减少每相开关设备的数量。需要在控制终端上完成电压锁相信息，准确设置开关上的通道时间，以独立控制方式合理控制双向開关，有效实现负载电压的无跳变。

4.结论

变压器是电力企业的重要组成部分，对整个电力企业的健康发展具有重要意义。为了更好地解决三相负荷不平衡对变压器运行的影响，有必要对低压配电变压器区三相负荷不平衡调节系统和装置进行合理研究。首先，详细介绍了智能换向模块的工作原理，在此基础上，对改进的换向方式进行了分析研究，并对换向过程进行了仿真。最后，对优化方案进行了总结和分析。在采用结构简单、模块利用率高的硬件的情况下，可以实现负荷切换，保证其稳定性、安全性和可靠性，从而实现我国电力企业的可持续发展。

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