三相有功功率平衡装置在台区低电压治理中的应用

段绪金++万代++齐飞++周恒逸++赵邈

摘 要：针对单相大功率电器大量接入，负荷特性差异、用电不同时、负荷波动等因素导致的配变三相不平问题，引入了一种基于SVG的配电台区三相负荷不平衡治理方法，介绍了该方法基本原理以及现场实现。以具体低电压台区为例，通过分析对比治理前后效果，验证了方法的有效性。

关键词：配电网；三相有功功率平衡装置；三相不平衡；低电压

中图分类号：TM73 文献标志码：A 文章编号：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

随着经济发展，农村地区用电负荷激增，单相大功率电器广泛应用。负荷在各相分配难以绝对平衡，且受负荷特性差异大、用电不同时、负荷波动等因素影响，农村配电变压器三相电流不平衡现象广泛存在，且此类不平衡问题不具规律性。不平衡会导致中性点电压漂移，致使负载轻的相电压升高[1]，而重负载相电压降低，线路末端容易出现低电压，严重时甚至引发一相、两相出口低电压[2]，根据某供电公司的不完全统计，三相不平衡导致的低电压台区超过7%。由此可见，解决三相不平衡下的低电压问题对于缓解广大农村地区的低电压问题具有巨大的潜力。

治理三相不平衡传统的方法是进行负荷的合理分接和调整[3]，但人工调节要停电进行，工作量大且效果不佳。目前，已有电容型或换相开关型三相负荷自动调节装置[4]，提高了治理效果和效率。本文介绍一种基于SVG的三相有功功率平衡装置，自动将配变三相不平衡负荷补偿为三相平衡负荷，消除中性点电压偏移，从而达到电源侧负荷平衡的目的。

1 三相有功功率平衡装置原理

该三相有功功率平衡装置工作原理如图1所示。其主要是利用SVG可控换流器原理，通过CT实时检测电流信息，然后将采集到的信息发给DSP数字控制处理器分析，之后通过适当地控制各电力电子开关（IGBT）导通和关断的状态，实现交流侧输出电流的相位和幅值的调节，从而达到系统三相不平衡电流转移、均匀分配的功能。

装置电路拓图见图2。结合图2，定义负荷产生的电流为iL，供电系统提供的电流为iS，而有源不平衡治理装置产生的电流为iC，根据基尔霍夫电流定律有iS=iL+iC，而负荷电流中分别含有平衡电流分量iL1，和不平衡電流分量iL2，即iL=iL1+iL2。

为了治理系统的不平衡电流，由于有功功率平衡装置为可控的电流源，因此可以控制iC=-iL2，则iS=iL1，即不平衡电流全部被补偿，只有平衡的电流注入电网，从而有效的治理了不平衡问题。由于有功功率平衡装置输出的电流是完全可控，因此装置可以较好地解决不平衡负荷导致的不平衡问题。

2 实际应用

某农村典型配电台区，配电变压器型号为S9-50/10，低压出线两回，线路导线型号为LGJ-95，供电半径约750m，配变最大负载率为71%，2016年共发生出口低电压145次，累计时长为463.5小时，最低电压为166V（C相）。

分析发现，配变总体负载率不高，供电半径稍大，低压主干线满足技术导则要求，但C相负荷大于A、B相，2016年三相最大不平衡度达到90%，现场多次人工调节负荷，但效果不佳。在负荷高峰期C相单相负载率在75%以上，B、C相台区出口即出现低电压，低电压原因为三相负荷不平衡造成中性点偏移、特别是C相整体电压偏低。

2017年1月17日，在台区出口处安装一套三相有功功率平衡装置。1月16日与18日台区电压曲线图见图3、图4。1月16日C相出现3次低电压，累计时长达到6小时，最低电压值为183.5V。安装后三相功率接近平衡，A、B、C相电压随时间变化曲线基本重合。

安装前、后连续16天台区三相总功率及最低电压值如表1所示。尽管安装后2017年春节高峰负荷来临，配变变压器负载率达到100.6%（2月1日），负荷最大为安装前的2.4倍（较1月4日），但因为配变三相基本平衡，未出现单相过载导致的中性点电压偏移，三相出口电压均在205V以上，安装后台区低电压问题完全消除。

3 结束语

目前配电网中大功率单相负载大量投入，导致配变三相负荷不平衡日渐严重，本文引入了一基于SVG的三相有功功率平衡装置，能将配变三相不平衡负荷补偿为三相平衡负荷，消除中性点电压偏移，有效解决了配变三相不平衡导致的低电压问题，此产品可以在农网等电网建设薄弱的地区普及推广。

参考文献：

[1]杜瑞桂.农网低电压综合治理[D].保定：华北电力大学，2012.

[2]周虎，陈佳黎，鲜龙，等.电网三相不平衡下农网低电压治理的研究[J].电网与清洁能源，2015，11（31）.

[3]储婷，丁哲，吴善，等.配电网三相不平衡治理综述[J].电工电气，2016（3）.

[4]方恒福，盛万兴，王金丽，等.配电台区三相负荷不平衡实时在线治理方法研究[J].中国电机工程学报，2015（09）.