末端台区现状

末端台区的电能质量问题以低电压、无功、三相不平衡等为主。“低电压”现象的根本原因在于电网供电能力不足，其治理的方向可以从两个方面入手：

（1）进行电网改造和扩容，采取增建或扩建变电站、增大配变容量、拆分配变台区、缩短供电半径、改造低压线路、增大低压线径等手段，以直接提升电网的供电能力;

（2）采取技术措施，提升电网的无功功率就地平衡能力、线路的局部电压调节能力和三相电流的平衡度，以间接提升电网的供电能力。

因而基于就地平衡配变负荷侧无功功率和调节配变负荷侧三相不平衡电流的方法来提升配变的带负荷能力，提高380/220v低压供电线路电压的合格率，解决用户侧的“低电压”问题，同时具有降低网耗、实现电网经济运行的良好效果。

 

三相不平衡的危害

目前，在国家电网公司中、低压配电网系统中，三相负荷系统是随机变化的，这些负荷会使配电系统产生三相不平衡，三相负荷不平衡会导致供电系统三相电压、电流的不平衡，引起电网负序电压和负序电流，影响供电质量，进而增加线路损耗，降低供电可靠性。三相不平衡系统向量如图。

不平衡系统的影响具体表现在：

1) 三相负荷不平衡将增加变压器和线路损耗，通过理论计算可以证明最大不平衡时的变压器损耗是平衡时的3倍，线路损耗是平衡时的6倍；

2) 三相负荷不平衡时重负荷相电流过大，容易造成绕组和变压器油的过热。导致绕组绝缘老化加快和油质劣化，迅速降低变压器寿命（温度每升高8℃，使用年限将减少一半），甚至烧毁绕组；

3) 三相负荷不平衡时重负荷相电流过大，可能造成该相导线、开关等部件温度直线上升，以致烧断、烧坏。且由于中性线导线截面一般小于相线截面，考虑到电网中零序谐波电流的存在，中性线烧断的几率更高；

4) 三相负荷不平衡运行会造成变压器零序电流过大，在变压器的油箱壁或其他金属构件中引起的磁滞和涡流损耗使这些部件发热，致使变压器局部金属件温度异常升高，严重时将导致变压器运行事故；

5) 低压电网三相负荷不平衡会引起高压侧对应相电流过大，导致高压线跳闸停电，引发大面积停电事故，同时变电站的开关设备频繁跳闸将降低使用寿命；

6) 三相不平衡时漏电电流就不会为零。当量值接近或大于漏电保护器的额定动作电流I△n时，将引起总保护频繁动作，甚至根本送不上电，严重影响漏电总保护的运行率；

7) 三相负载不平衡时运行，其各相输出电流就不相等，为避免单相过电流，变压器必须容量降额使用，同时由于其配变内部三相压降不相等，这必将导致配变输出电压三相不平衡。负载重的一相电压降低，而负载轻的一相电压升高，容易造成电压高的一相接带的用户用电设备烧坏，而电压低的一相接带的用户用电设备则可能无法使用。

8) 大量的变频设备、整流设备运行中产生的大量谐波负荷，在严重导致电网失衡的同时，严重影响其他电网设备的正常运行甚至导致电网供电和用电设备损坏。

传统的解决方案

目前市场上的三相电流平衡设备，主要有两大类：改变负荷接入相位法和加装补偿装置法。

其中改变负荷接入相位需要通过人工改线或换相开关进行，负荷接入相位的改变避免的要产生短时停电，因此这种方法的推广一般主要用于对供电可靠性要求不高的农村地区。

加装补偿装置，特别是大功率三相有功平衡设备仍然以无源无功补偿装置（分补）为主，且主要应用于低压范围。由于无源无功补偿装置本身有很大缺陷，不能达到最优化的不平衡要求。利用增设无功补偿装置或者消弧线圈来处理低压配电网的三相不平衡问题的效果并不理想：增设无功补偿装置进行电压调整时经常会导致诸如谐波放大等其他问题的产生，使补偿效果不够理想。而加设消弧线圈，虽然可以使容性电流得以减小，但是该方法可能加大三相不平衡度。

有源新型方案

动态有源三相平衡装置是随着现代电力电子技术发展起来的高科技装备。与无功补偿装置相比，动态有源三相平衡装置具有有功转移、动态无功补偿、与系统不谐振等优势。随着电力电子技术的进步和生产规模的扩大，动态有源三相平衡装置的成本逐渐下降，其巨大的技术优势、强大功能、更高的适应性、更简单的安装方式，必将最终取代无功补偿装置占据市场主流。

有源型方案的主要工作原理为相间电流转移。如图3，在某一时刻，电流较大的一相（C相）通过IGBT动作，将能量存储于直流侧的电容中，在另一时刻，电流较小的相线（B相）通过导通IGBT，将能量释放。此过程在20kHz的IGBT模块的动作下，以上过程均在较短时间内完成。此过程可理解为基于基波正序电流检测的补偿法。该补偿手段是利用四相功率调节器拓扑结构进行补偿，通过采用坐标变换的运算方式，实现无功和有功的解耦控制，分别控制无功和有功的不平衡补偿。

以上过程亦可以理解为，任何系统的工作电流可以看成是由正序、负序、零序的叠加，正序分量是系统是保持三相系统平衡的支撑，而负序、零序分量是造成不平衡的因素，因此有源型三相不平衡电能质量装置是对负序和零序进行滤除达到保留正序分量实现三相平衡的目的。

 

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