测控-智能三相不平衡治理装置简介

三相不平衡治理装置紫光测控2018.123三相不平衡的危害三相不平衡治理措施1背景4公司产品介绍1背景背景-配电网存在的问题配电网特点配电网处于电力系统的末端，传输距离长，降压层次多，点多面广，运行状态受运行方式和负荷变化的影响较大；配电网问题台区供电存在低电压、三相不平衡、谐波、功率因数低等多年来无法治理的顽疾，严重影响了用户的用电稳定性及安全性，电能质量水平有待提高；配电网治理

技术不够成熟，资金相对短缺。国家发改委发布了《关于加快配电网建设改造的指导意见》以及为贯彻指导意见国家能源局发布《配电网建设改造行动计划（2015—2020年）》，政策文件提出2015年至2020年，配电网建设改造投资不低于2万亿元，“十三五”期间累计新增投资不低于1.7万亿元。构建城乡统筹、安全可靠、经济高效、技术先进、环境友好、与小康社会相适现代配电网！未来10年至20年将是我国智能电网建设的主要时期。随着智能电网进入全面建设的重要阶段以及我国城镇化建设的进一步推进，城乡配电网的智能化建设将全面拉开，智能电网及智能成套设备、智能配电、控制系统等三大领域将迎来黄金发展期。背景-国家政策背景-电力系统文件2017年5月22日，国网运检三处专门出台【2017】68号文《关于开展配电台区三相负荷不平衡问题治理工作的通知》，针对三相不平衡问题提出要求和解决方案，为下一步提升台区供电质量提供指导。背景-文件治理要求国网公司企业标准(Q/GDW1519-2014)《配电网运维规程》中对三相负荷不平衡度的定义及不同接线形式配电变压器负荷不平衡度规定如下：

三相负荷不平衡度=(最大电流–最小电流)÷最大电流×100%配电变压器负荷不平衡度应：Yyn0接线方式，负荷不平衡度不大于15%，零线电流不大于变压器额定电流的25%；Dyn11接线变压器负荷不平衡度不大于25%，零线电流不大于变压器额定电流的40%。国网运检三【2017】68号文规定：将1天内持续越限时间超过1小时定为1个越限日。对于平均负载大于20%且单月内累计出现5个以上三相负荷不平衡越限日的配电台区，应纳入治理范围。其中，单相最大负载率超过80%的重载台区应作为问题严重台区，立即采取有效措施进行治理；其他台区依据问题产生原因，优先采取运维管理手段进行治理，必要时纳入配网基建或技改项目计划，采用工程或技术措施进行治理。背景-实施情况

目前国网山东省公司及江苏省公司已开展了大范围的三相不平衡治理工作，对问题台区进行了统计，并在部分台区安排了试点工作。两省都召开了三相不平衡治理工作专题会议，决定拨付专项资金用于三相不平衡治理工作。

江苏省于2016年10月完成了6个包，7080台设备招标工作；

山东省除了在全省多地做试点外，也于11月底完成了第一批次的招标工作。

天津2017年12月初完成首批1058套的招标工作

此外，国网内蒙、河南、江西、湖南、安徽、四川、陕西及南网部分省市也都开始了三相不平衡治理的试点工作。2三相不平衡的危害I类-用户接线原因的不平衡由于低压台区规划管理缺位，三相间承担的用户数量分配不均，或者各相用户用电差异性较大。此类表现为负荷大的相总是大，负荷小的相总是小，相差的比例在全天的各个时段基本没有变化。II类-季节性的不平衡

由于各个季节三相生产用电和单相生活用电的比例在变化，而单相负载在三相上分配不均造成的。典型如农忙时节的灌溉、夏季空调等。三相不平衡的危害-不平衡机理III类-时段性的不平衡在白天轻负荷时段，三相负载基本平衡，晚上负荷高峰时段不平衡程度严重。或者工厂三相生产用电和单相生活用电混合的场合，白天主要是三相生产用电，相间电流较平衡，晚上生活用电高峰时段，三相电流相差很大。IV类-随机性的不平衡各相电流大小随时间变化，没有规律性。这种情况反映了单相负载波动大，而该波动在三相上是不同步的。三相不平衡的危害-不平衡机理增加线路损耗三相不平衡会导致三相四线制供电时中性线有电流产生，而线路的损耗与电流的平方成正比，造成相线和中性线的双重损耗。增加配变损耗

配电变压器损耗与负载的不平衡度有很大关系，不平衡度增大会增加配电变压器的损耗，缩短其使用寿命。配变出力减少配变绕组是按照负载平衡运行工况设计的，各相额定容量相等。配变的最大允许输出受各相额定容量限制，三相不平衡时负载轻的一相会有富裕容量，因此其输出力减少，过载能力也会降低。如果在过载的情况下运行极易引发配变发热甚至烧毁。三相不平衡的危害-危害导致电压三相不平衡

三相不平衡时由于三相电流不同导致三相压降不同，中性线产生电流，中性点产生漂移。电压高的一相容易烧毁电器，而低的一相则无法使电器正常工作，严重影响用电设备安全。配变产生零序电流

三相不平衡时配变产生的零序电流会在铁芯中产生磁通，进一步在配变的钢构件中产生磁滞及涡流，导致其局部温度升高。配变的绝缘因过热加快老化，导致设备寿命降低。三相不平衡的危害配变在三相负载不平衡工况下运行，将引起输出电压三相不平衡。由于不平衡电压存在着正序、负序、零序三个电压分量，当这种不平衡的电压输入电动机后，负序电压产生旋转磁场与正序电压产生的旋转磁场相反，起到制动作用。但由于正序磁场比负序磁场要强得多，电动机仍按正序磁场方向转动。而由于负序磁场的制动作用，必将引起电动机输出功率减少，从而导致电动机效率降低。

三相不平衡的危害电动机效率降低

3三相不平衡治理措施技术原理

电容型三相负荷自动调节装置（相间无功补偿装置）是在相线间跨接电力电容器,实现有功功率转移，平衡相间的有功功率，同时利用连接在相线与零线之间的电力电容器对每一相进行不等量无功补偿，平衡相间的无功功率，降低三相不平衡度、提升功率因数。

适用条件

1.配电台区三相负荷不平衡问题由特殊负荷随机变化引起，且通过日常运维管理措施难以治理;2.配电台区同时存在三相负荷不平衡和无功不足问题;3.配电台区供电半径较短。

三相不平衡治理措施-电容型应用建议

1.本模式仅通过相间功率转移实现配变低压出口三相负荷平衡，不能从根本上解决实际负荷均衡分配问题；2.已配置常规低压无功补偿装置的配电台区，不宜再安装此类装置。

三相不平衡治理措施-电容型技术原理

电力电子型三相负荷自动调节装置（低压静止无功补偿装置SVG、有源滤波器APF）是采用大功率可关断型电力电子开关技术的电能质量综合治理装置。它通过快速检测出接入处无功、负序、谐波电流，根据空间矢量脉宽调制（SVPWM）控制方法产生触发脉冲信号驱动控制晶闸管输出与检测到的无功、负序、谐波电流大小相等、方向相反的补偿电流，综合解决配电台区无功、谐波、电压波动以及三相负荷不平衡等问题。

适用条件

1.配电台区三相负荷不平衡问题由特殊负荷随机变化引起，且通过日常运维管理措施难以治理；2.用户对电能质量要求较高或同时存在三相负荷不平衡、无功不足和谐波超限问题；3.配电台区供电半径较短。

三相不平衡治理措施-电力电子型应用建议

1.本模式仅通过输出补偿电流实现配变低压出口三相负荷平衡，不能从根本上解决实际负荷均衡分配问题；2.本模式建设成本高，采用时必须经过充分的经济技术论证。

三相不平衡治理措施-电力电子型技术原理

换相开关型三相负荷自动调节装置（低压负荷自动换相装置）是由一个智能换相终端（负责负荷监测与自动换相控制）和若干个换相开关单元（负责执行负荷换相的操作机构）组成。智能换相终端实时监测配变低压出线的三相电流，如果在一定监测周期内配变低压侧三相负荷不平衡度超限，智能换相终端读取配变低压出线和所有换相开关单元各负荷支路的电流、相序实时数据，进行优化计算，发出最优换相控制指令，各换相开关单元按照规定换相流程执行换相操作，实现用户负荷相序调整、配电台区三相负荷均衡分配。

三相不平衡治理措施-换相开关型三相不平衡治理措施-换相开关型适用条件

1.配电台区三相负荷不平衡问题由特殊负荷随机变化引起，且通过日常运维管理措施难以治理；2.配电变压器低压侧功率因数大于0.85；3.配电台区低压主干线和主要分支线为三相供电方式；4.换相开关供电范围内无对可靠性要求高的敏感性负荷。三相不平衡治理措施-换相开关型性能指标

1.装置的电流互感器测量精度不低于0.5级；2.换相开关单元换相过程失压时间不超过10ms，换相开关单元额定电流不小于120A、整机功率损耗不大于10w；换相开关单元A、B、C三相具备机械闭锁功能，防止发生相间短路；3.换相开关单元机械寿命大于10万次、具备换相无电弧产生，电气寿命约等同于机械寿命；4.组网运行可选择使用GPRS组专网和微功率无线组网两种方式，满足信息安全保证。三相不平衡治理措施-换相开关型应用建议

1.本模式通过换相开关重新动态分配用户负荷平衡，基本可以从根本上解决实际负荷均衡分配问题。2.额定容量为100、200、400kVA的配电台区配置换相开关单元分别不宜超过6、9和12台。三相不平衡治理措施-换相开关型4公司产品介绍

公司产品介绍-总体架构公司产品介绍-一代产品过零换相技术，换相时间<10ms公司产品介绍-二代产品公司产品介绍-案例展示2016年7月31日2017年6月2日

上图为内蒙古自治区呼和浩特市某小区台区治理前后三相不平衡实时曲线图对比，治理前台区不平衡度为30.62%,治理后不平衡度为10.13%。

上图为山东省某小区台区治理前后三相不平衡实时曲线图对比，治理前台区不平衡度为33.29%,治理后不平衡度为12.1%