1. 三相不平衡的危害

在低壓配電網(wǎng)中，由于用電負荷復雜，地域廣泛，且多為單相用電負荷，以及各用戶用電習慣和用電負荷的隨機性，使得低壓配電網(wǎng)負荷三相不平衡問題始終存在。配電網(wǎng)三相負荷不平衡給電力系統(tǒng)和用戶帶來經(jīng)濟損失和風險。

圖1：三相不平衡的危害

 2. 三相不平衡治理方法

以往電力部門通常采用手動換相的方法進行治理，但是由于配網(wǎng)負荷結構特征復雜，難以準確掌握其變化規(guī)律，無法達到實時性的要求，并且需要斷電操作，實踐證明人工換相存在費時、費力、時效性差、針對性差的缺點，不能很好地解決三相負荷不平衡問題。

ETCR5500換相開關式三相不平衡治理裝置是一種實時、智能的自動負荷調控系統(tǒng)，對單相負荷接入進行實時、智能的自動換相控制，可以從根本上解決低壓配電網(wǎng)三相不平衡問題，避免因三相不平衡導致的單相過載跳閘、高線損、末端低電壓等問題發(fā)生。換相開關三相不平衡治理技術及裝置已在國網(wǎng)、南網(wǎng)大量應用，治理成效顯著，大幅為一線基層人工調相減負。

ETCR5500換相開關式三相不平衡治理裝置由主控器和換相開關組成，如圖2所示。主控器采集臺區(qū)實時負荷數(shù)據(jù)；分析各換相開關的負荷電壓、電流；形成并發(fā)送指令到換相開關。換相開關ETCR5500-PEX接受主控器的指令并執(zhí)行指令。主控器與換相開關之間通過LORA無線通信或PLC載波通信或RS485通訊。

產品特點;

1）等電壓0毫秒無縫換相技術，換相過程無電壓暫降，不中斷供電。

2）AI智能平衡搜索算法，精準定位不平衡點，確保各支路逐段平衡。

3）可靠的軟硬件互鎖技術，確保裝置運行穩(wěn)定可靠。

4）大幅降低中性線電流，有效提升末端電壓。

5）超長壽命，不限日換相次數(shù)，大幅降低線損與變損，節(jié)能效果顯著。

6）多種通信模塊組合，保證了任何環(huán)境下臺區(qū)全覆蓋。

7）支持多種通信規(guī)約，實現(xiàn)數(shù)據(jù)上傳、遠程維護管理。

圖2：ETCR5500換相開關式三相不平衡治理裝置

 3. 臺區(qū)情況

該臺變額定容量200kVA，臺區(qū)負荷波動較大，年平均負載率30.51%、年平均三相不平衡度48.54%;高峰期時負載率70.33%、三相不平衡度52.05%，中性線電流在60～120A之間，各相電流不平衡較大。該臺區(qū)地理位于農村城鎮(zhèn)，臺變共輸出2個支路，2個支路架空線路至到居民樓房后較多采用沿街單相走線。臺區(qū)負荷類型：由居民晚上用電、小型加工廠、充電樁等組成。臺區(qū)負荷情況：白天居民外出工作與勞作少用電，晚上是居民用電為主，還有部分負荷是凌晨充電樁使用給新能源車充電，所以晚上到凌晨段整體臺區(qū)負載較高。但夜晚也是三相不平衡最嚴重的時段，高峰期重載相末端還存在電壓低等情況，臺區(qū)用電情況復雜，人工定期調相難以解決。

 4. 治理方案

通過對臺區(qū)現(xiàn)場勘察及理論驗證分析，決定采用換相開關式三相不平衡治理裝置對該臺區(qū)進行治理。制定治理方案如下：

該臺區(qū)目前有兩個低壓支路，由一套CT計量。因此，該臺區(qū)配置主控器 1臺，換相開關8臺。主控器采用桿上式固定安裝，通過低壓側CT檢測各相電流。根據(jù)該臺區(qū)用戶分布情況，8 臺換相開關分布在各支路的首端、中端、末端，并在較大負荷的電表箱前安裝一臺換相開關，最終在 1 支路沿街安裝3臺換相開關，2 支路沿街安裝5臺換相開關，如圖3所示為換相開關裝置GIS地圖，圖4為主控器安裝圖，圖5為換相開關安裝圖。8 臺換相開關在 1 臺主控器的控制下形成了一個小局域的智能負荷自動調度系統(tǒng)，整個臺區(qū)負荷在有序的調度下實現(xiàn)三相負荷平衡分配。

圖3：換相開關位置圖

圖4：主控器安裝圖

圖5：換相開關安裝圖

 5. 治理效果分析

2024 年6月11日治理裝置安裝完畢，經(jīng)檢查接線無誤后，于6月11日20時投入運行。調取臺變二次側出口處電壓、電流趨勢圖，如圖6所示，圖中黃色線代表 A 相電流，綠色線代表 B 相電流，紅色線代表 C 相電流，藍色線為中性線電流。

裝置投運前可以發(fā)現(xiàn)臺區(qū)負荷C相重載，B相中載、A相輕載，且呈現(xiàn)周期性變化規(guī)律，臺區(qū)三相電流不平衡嚴重。裝置投運后可以發(fā)現(xiàn)，治理后臺區(qū)三相負荷電流基本處于平衡狀態(tài)，中性線電流由90A左右降至15A左右，三相不平衡度 20%以下，不平衡度基本處于穩(wěn)定狀態(tài)。

圖6：治理前后臺區(qū)電流趨勢圖

 治理前后臺區(qū)負載趨勢圖，如圖7所示，圖中綠色線為平均負載率，紫色線為平均三相不平衡度。裝置穩(wěn)定運行一段時間后，調取生產指揮系統(tǒng) 2024 年 6 月日負荷數(shù)據(jù)，三相負荷趨于平衡，可以發(fā)現(xiàn)該臺區(qū)日平均三相不平衡度由 48.66%下降至 19.56%，降幅達 58%。

圖7：2024年6月臺區(qū)負載趨勢圖

 2024 年 6 月 4 日,該臺區(qū)最大三相不平衡度為87.57%(當日 17：45 分)，如圖8所示時刻18:00 分、18:30 分該臺區(qū)三相不平衡度分別為70.1%、71.97%，三相不平衡度超過 50%持續(xù)累計時間超過兩小時，當日19：45分負荷回落之后，該臺區(qū)的負荷的三相不平衡度才有所下降。17：45分同時也是當日負荷最大時刻，在夏高峰期間，三相不平衡度大于 50%且持續(xù)時間較長，有單相過載跳閘的風險。

圖8 計量自動化系統(tǒng) 2024年6月4日臺區(qū)負荷曲線（治理前）

 2024 年6月 19 日，該臺區(qū)最大三相不平衡度為 58.45%（當日 07:15 分），如圖9所示時刻08:15分該臺區(qū)三相不平衡度下降至18.20%。在加裝三相不平衡治理裝置后，該臺區(qū)可根據(jù)當前負荷情況實時動態(tài)調整三相負荷，三相不平衡度超過50%的持續(xù)時間不超過15分鐘。當日19：30分為最大負荷點，此時不平衡度僅5.3%，可以有效避免因單相過載導致的跳閘情況。

圖9 計量自動化系統(tǒng) 2024年6月19日臺區(qū)負荷曲線（治理后）

 6. 總結

（1）該裝置投運后顯著降低了三相不平衡度，參考同等工況下該臺變三相不平衡度由 48.7%降低至 19.5%左右，下降幅度 60%。。當負荷出現(xiàn)突變后，能夠馬上動態(tài)調整三相負荷，使其趨向平衡分布，可以大大降低因三相不平衡導致的單相過載跳閘風險。

（2）該裝置投運后，中性線電流由平均90A降至平均15A，因此大幅降低線損與變損，節(jié)能效果顯著。同時末端電壓明顯提升。

（3）該裝置的應用極大地提高了電網(wǎng)的供電可靠性和電能質量，至今未出現(xiàn)低電壓問題投訴，對于提高用戶對電網(wǎng)公司品牌服務形象具有深遠意義。

綜上所述，該三相不平衡治理裝置在現(xiàn)場應用中表現(xiàn)出良好的治理能力。該裝置體積小、造價低、適應性強、可靠性高、效果好，對于全網(wǎng)范圍內的三相不平衡問題治理都有極大的借鑒意義，具備廣泛推廣應用的可能性。

廣東銥電測控技術有限公司專注于電力測試儀器儀表及供電質量治理的研發(fā)生產。公司深耕電力行業(yè)近二十年，堅持走技術創(chuàng)新自主研發(fā)的道路，精心打造每一款產品，悉心服務每一位客戶。公司積極支持OEM&ODM定制服 務，根據(jù)客戶具體需求量身定制，為客戶創(chuàng)造更大 價值。銥電測控是ETCR5500零毫秒換相開關，三相不平衡治理裝置，單相負荷自動調節(jié)裝置的生產廠家。銥電測控服務熱線：400-006-0068，了解更多請訪問銥電測控官網(wǎng)：www.vcvangard.com。