摘要：配电网建设已经成为当前现代化建设中的关键工作，对于提升电力系统运行可靠性具有重要意义，同时为社会用电安全性与稳定性的提升奠定了基础。在配电网运行的过程中，通常会出现三相不平衡的问题，导致线路损耗持续增加，给电力企业造成严重的经济损失。此外，电力设备也会受到三相不平衡的影响，出现故障或者损毁问题，给配电网的正常运转带来极大的阻碍。本文将通过分析配变三相不平衡的影响，探索配变三相不平衡解决方案及控制策略，为电力工作人员提供参考与建议。
关键词：配电变压器；三相不平衡；解决方案；控制策略
在配电线路与用户连接中，配电变压器是最为关键的设备之一，对于电能的合理分配尤为重要，因此也成了电力运行维护中的重点设备。用户用电随机性和接电三相负荷不均等，是造成三相电流不平衡的主要原因，给电网和设备运行带来影响的同时，也会降低用户的用电质量，甚至引发安全事故威胁人的生命安全。为此，需要针对配变三相不平衡产生的原因，制定针对性解决方案，以满足配电网的运行要求，提升供电服务质量的同时，保障电力企业的经济效益。电容器调补装置、静止无功发生器、晶闸管复合式换相开关的应用，能够有效解决配变三相不平衡问题。尤其是晶闸管复合式换相开关的运用，可以从总线控制、直线控制、三相进线控制、预测控制和低电压控制等多个层次进行有效控制。
1、配变三相不平衡的影响
如果三相不平衡问题出现在配电变压器中，那么就会导致配电变压器和线路损耗增加，给电网企业带来严重的经济损失。其中配电变压器损耗包括了零序电流损耗和铜损。三相不平衡问题还会影响运行安全，导致变压器负荷高的一相出现诸多故障，比如接点发热、缺相和密封胶垫劣化等。钢铁铁件和油箱壁中有零序磁通通过时，会导致变压器温度上升，引起配电变压器损毁，威胁运行安全。另一方面，单相设备无法正常用电的问题也是由于三相不平衡引发的，用户设备会由于过电压而倍损毁。
2、配变三相不平衡解决方案及控制策略
2.1 静止无功发生器
大功率电力电子与控制技术，是静止无功发生器的核心技术，可以实现系统无功的动态补偿以及三相电流和合理调整。在对三相不平衡进行治理的过程中，主要是对一相的负荷功进行转移，在此过程中的关键点是控制直流侧电容器。A相5A，B相10A和C相15A为三相电流，静止无功发生器为了实现三相电流的有效平衡，能够将C相5A电流转移到A相。动态无功补偿控制和不平衡电流控制，是静止无功发生器的两种主要控制方式，在系统无功的动态补偿和总线三相电流的调整中发挥着重要作用。静止无功发生器的额定电流主要是75A和100A，在额定电流下对于三相电流的平衡效果极佳[1]。在配变侧安装静止无功发生器，实现对配变处总电流的有效调节，但是对于支线电流不平衡导致的低电压和线损问题的解决效果不明显。额定电流规格也会对静止无功发生器的调节能力造成影响，100A是其最大可转移电流值。与此同时，由于环境温度、设备可靠性和损耗等因素影响，也会存在较高的维护成本。
2.2 电容器调补装置
斯坦因梅茨校正原理是电容器调补装置的主要工作原理，分相控制和不平衡控制是其主要控制方式。在电容器调补装置的应用过程中，首先调节系统的不平衡度，之后对系统无功进行补偿，此补偿方式为分相补偿。在配变侧安装调补装置，对于低电压和支线电流不平衡问题的解决存在一定局限性。低压配电网的功率因数，是决定其不平衡调节能力的重要因素，但是低压系统少量的感性无功会使得功率因数提升，限制了电容器调补装置性能的发挥。
2.3 晶闸管复合式换相开关
2.3.1 总线控制
总线控制的目标是保证配变总线的三相电流平衡，为了实现对总线电流的采集，需要将电流互感器安装在总线处。如果负载率和总线三相不平衡度超出相应设定值，控制对象为支线的换相开关，最大电流相和最小电流相的识别由总控制器负责。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆对于需要调整的电流大小进行计算，若最大电流相的换相开关电流满足切换条件，那么将其切换至电流最小相，以实现总线三相电流的有效平衡。停电换相、维修效率低且工作量大等问题，都能够通过换相开关的使用而得到有效解决，但是在监测支线三相电流中会受到一定限制，导致支线电流不平衡问题的出现。因此，需要采取一定的支线控制策略对此问题进行解决。
2.3.2 支线控制
支线控制的目标是保证配变支线的三相电流平衡，其控制方式与总线控制方式基本相同。在支线处安装电流互感器，对于支线三相电流进行检测，以实现支线中换相开关的有效控制，起到平衡支线电流的作用。在有效解决支线电流不平衡问题的同时，支线控制能够降低支线线损，保障电网企业的经济效益。由于电流互感器需要安装于每条支线中，因此给电流平衡工作带来了一定难度。另一方面，对于总线三相不平衡电流的控制也存在一定局限性，可能导致配变某相过载问题的出现。
2.3.3 总线+支线控制
为了防止支线控制时出现配变某相过载的问题，在对支线电流进行平衡时，应该与总线控制相结合，切换过载1相中的部分换相开关。在节假期等用电高峰期，三相不平衡问题发生的概率会大大增加，采用总线+支线控制的方法，能够有效缓解三相不平衡问题。配变过载和线损增大的问题能得到有效解决，对于提升配变运行可靠性起到了关键作用。
2.3.4 低电压控制
在调整换相开关后，如果低电压问题仍存在于装有换相开关的负荷所在相，那么总控制器对于换相开关的控制就会失效。对于电压值进行监测后，开关切换至电压合格的一相中，保障电压的正常。三相电压稳定后，总控制器的控制功能又得以发挥。
2.3.5 预测控制
如果能够对电流值进行采集，换相开关就可以对不平衡负载进行实时调整。但是用户的用电质量会受到影响，比如白炽灯跳闪状况就是由于换相开关频繁动作引发。以用户的历史负荷数据为依据，预测未来负荷变化情况，在此过程中需要应用多种算法的结合，比如模糊理论和时间序列分析等等。预测控制能够对换相开关进行针对性调整，防止开关频繁动作给用户带来的不便。在预测控制中，用电随机性预测的准确性与否至关重要，虽然能够降低对于用户用电的干扰，但是节能效果会变差。
2.3.6 三相进线控制
电气设计水平的提升，使得三相进线供电方式的运用逐渐增多。与传统单相进线方式相比较，不同相线中可以实现不同用户的平均分接，防止接入不平衡问题的产生。将换相开关安装在电表箱的一相电表前，保证其他二相之间的直通。通过三相间换相开关的有效切换，能够对总线和支线的三相电流平衡进行控制。三相进线控制的方式，能够提升控制的精准性，换相开关之间的相互配合提高了配变运行可靠性。
2.4 完善管理机制
对配变监测管理系统采集的数据进行分析和研究，实现三相不平衡度台账的建立，建立完善的预警机制，为故障的排除奠定基础。相关部门应该对申请新增计量点的用户进行有效审查，包括符合大小、用电性质和台区基本信息等，明确配电变压器的运行数据，对于用户所申请的负荷进行初步判断。可以按Ａ、Ｂ、Ｎ、Ｃ接线方式控制单相过负荷及提前做好新增用户接入控制、利用在线配变负荷监测终端开展时时在线负荷监测、开展用户调相等方式开展。
3、结语
配变三相不平衡问题会严重影响电网的运行和用户的用电质量，因此应该针对引起三相不平衡的因素，采取针对性解决方案。静止无功发生器和调补装置属于总线控制，虽然能够对配变侧三相电流进行平衡，但是对于低电压和高线损问题的解决存在局限性。加强对支线控制和总线控制的联合应用，结合低电压控制、预测控制和三相进线控制，能够起到更加理想的平衡效果。
参考文献：
[1]王俊融，欧家祥，张俊玮，杨婧，宋强.三相不平衡治理优化控制技术应用[J].中国高新科技，2018（06）：60-62.
论文作者:李若豹
论文发表刊物:《电力设备》2018年第35期
论文发表时间:2019/5/27
标签：不平衡论文; 支线论文; 电流论文; 总线论文; 发生器论文; 用户论文; 负荷论文; 《电力设备》2018年第35期论文;