摘要：在低压三相四线制供电系统中，由于用电客户大多为单相居民，负荷电流大小不同、用电时间不同，导致多数供电台区存在着三相电流不平衡问题，并且这种电流不平衡的发生无规律性，更无法事先预测。鉴于此，本文对低压电网三相电流不平衡治理的技术发展进行分析，以供参考。
关键词：低压电网；三相电流；不平衡
引言
低压电网三相电流不平衡的治理技术发展至今，已日趋成熟。换相开关式三相不平衡治理模式，既解决了三相电流均衡分配的问题，也符合从源头管理的治理思路。其中永磁式换相开关，也是目前在三相不平衡治理方面效果最好的。
1研制背景
近年来，随着社会经济的不断发展，“家电下乡”、“光伏扶贫”等惠民政策逐步落实，冰箱、空调等单相电器快速走进家庭用户，大量分布式光伏电源无序接入农村电网，此类现状下电网的负荷随之增大。这些电器设备的接入，难以避免对配电变压器造成冲击，最终造成配电变压器三相不平衡运行。另低压配电网通常采用三相四线制供电模式，用户多为单相负荷或单相与三相混和负荷。无论是城市配网，还是农网，用户用电都呈现出较大的用电时空离散特性，造成线路三相不平衡已成为一种常态。除此之外，居民用电情况还受季节、天气、节假日等因素影响，更严重加剧了三相不平衡度。
2低压电网三相电流不平衡治理的几种技术
2.1电容型三相电流自动调节技术
在相线间跨接电力电容器，实现有功功率转移，平衡相间有功功率；同时利用连接在相线与中性线之间的电容器对每一相进行不等量无功补偿，平衡相间无功功率，从而降低三相电流不平衡度，提升功率因数。
2.2电力电子型三相负荷自动调节技术
包括低压静止无功补偿装置SVG，有源滤波器APF等，这些技术都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。此类装置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，从而综合解决供电台区无功、谐波、电压波动以及三相电流不平衡等问题。
2.3换相开关型三相负荷自动调节技术
换相开关由一个智能控制终端（负责电流监测与换相控制指令）和若干个换相开关单元（负责执行电流换相的操作机构）组成。智能换相终端实时监测变压器低压出线的三相电流，如果在一定监测周期内变压器低压侧三相电流不平衡度超限，则立即读取控制范围内所有换相开关单元的电流、相位实时数据，并进行优化计算，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，实现客户电流相位的调整，最终实现供电台区三相电流平衡。
3低压电网三相电流不平衡的危害
3.1配电变压器出力降低和电能转换效率下降
当配电变压器运行于三相电流不平衡状态时，对于负载轻的一相而言，负载电流未达到额定值，该相的容量还有富余，导致配电变压器的输出难以达到其额定输出值，进而减少了配电变压器的出力，导致变压器的过载能力也随之降低。
3.2影响电器设备正常运行
在采用三相电流的低压配电系统中，当三相电流不平衡运行时，在变压器中性线中产生零序电流，从而造成中性点位移，引起三相电流电压的不对称，导致有的相电压过低，而有的相电压过高，致使一些负载不能长期工作于额定的状态，缩短了其使用寿命，严重时甚至引发烧毁事故。
4三相电流不平衡的治理措施
4.1小容量、多布点、短半径供电
新建低压配电网前要做好设计和规划，要遵循“小容量、多布点、短半径”的配电变压器选址原则。在配电网改造中对低压台区进行合理的分区分片供电，配电变压器布点尽量接近负荷中心。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
4.2将公用主中性线多点接地
三相电流负荷分布不平衡极易导致中性线带电，中性线电流过大在导线上也会造成不必要的电能损耗。中性线电流过大还会危及人身安全、损坏家用电器等。低压配电网的公用主中性线采用多点接地，可以较好解决以上问题。
4.3利用无功补偿装置调整
电力线路传输的功率包括有功功率和无功功率两部分。利用无功功率补偿装置提高供电电路的功率因数，减少无功功率在线路上的传播，既可提高电源的供电效率，又可调整三相电流负载电流的不平衡。
4.4节能效益分析
在低压电网实施三相电流不平衡治理措施后，能够有效提高台区的电能质量，通过三相电流不平衡的治理，可降低台区不平衡度至15%以下，有效降低中性线电流，降低变压器与线路的电能损耗，节能效益显著。在三相电流负荷平衡的情况下，配电变压器的输出容量最大可达额定值，三相电流不平衡的治理将提高变压器的出力，使电能转换效率得到提升。治理三相电流不平衡的同时兼顾无功补偿，中性线产生的零序电流减小，减小中性点位移，三相电流电压相对平衡，保障用电设备正常运行。三相电流不平衡治理后可改善变压器的运行工况，大大降低由此原因引起的变压器损坏的数量，节省变压器的维护成本。通过低压台区三相电流不平衡的治理，减小不平衡对高压线路的影响，降低故障率，提高供电可靠性，使配电网稳定、安全和经济运行。
4.5采用三相电流负荷自动调整平衡系统进行治理
对于仅存在三相电流负荷不平衡超限制标准的配变台区，可采用三相电流负荷自动调整平衡系统进行治理，其由智能终端和换相开关、漏电断路器等组成，可以实现三相电流负荷自动调整平衡、配电参数监测统计、配变油温采集、线路漏电监控、远程控制及自动报警、线路末端电压采集等功能。通过比较三相电流，控制选相开关箱，将重载相的单相分支逐个切换到轻载相，实现三相电流负载的粗略调平；在终端箱前端加装自动换相开关，通过换相开关执行动作，使三相电流不平衡度控制在设定范围内，实现三相电流负荷的精确调平。
5换相开关的技术发展
5.1可控硅式换相开关
可控硅式换相开关是最早出现的换相开关，其通过三个并联的可控硅元件的导通和关闭，切换客户电流的相位。该技术切换速度快，时间在10ms之内。但可控硅没有分断能力，没有可见断点，抗雷击能力差，无法做到机械互锁，外界干扰可能会造成三个可控硅同时导通，从而造成相间短路。同时可控硅的PN节有导通压降，功耗很高，在60—120W左右。其本质上属于“控制电器”，实际使用时需要断路器配合。
5.2永磁式换相开关
这种开关借鉴的是输电网中广泛使用的永磁技术，它以断路器为基础，融入快切技术研制的新型换相开关。目前部分厂家的永磁式换相开关，已经在换相时间和可靠性方面都满足了要求，个别换相开关产品的切换时间小于10ms，切换离散性小于1ms，且U，V，W三相电流具备机械互锁功能，避免切换过程中发生短路。这些技术性能都能满足目前低压电网三相电流不平衡治理的需求。
结束语
三相电流不平衡是电能质量的一个重要指标，目前，仅依靠供电局尽量合理分配负荷治理，仍是台区存在的比较突出的问题，暂时没有有效治理方法。低压配电网三相电流负荷不平衡的存在不仅增加变压器和线路损耗，而且会影响供电质量和用电设备安全运行，因此治理三相电流负荷不平衡具有很重要的实际意义。
参考文献：
[1]高永键.低压配电网三相电流不平衡问题及对策[J].通信电源技术，2018，35（10）：251-252.
[2]许杏桃，徐小康，陈群，黄文静.三相电流不平衡负载瞬时无功电流分相检测方法[J].电器与能效管理技术，2018（19）：52-57.
[3]史贵风，刘朋，常帅.三相电流负荷不平衡自动调节装置测试研究[J].电器与能效管理技术，2018（19）：58-62.
[4]王晓明，王斌，周卫.3/2接线方式串开关CT三相电流不平衡分析[J].电工技术，2018（17）：1-3.
[5]金文佩，曾若锋，王国庆.三相电流不平衡问题探究[J].电子测试，2017（24）：49+48.
论文作者:王建训,张述杰,孙振,朱民强,耿延庆,王素红,刘
论文发表刊物:《电力设备》2019年第14期
论文发表时间:2019/11/21
标签：不平衡论文; 相电流论文; 低压论文; 变压器论文; 电流论文; 负荷论文; 电网论文; 《电力设备》2019年第14期论文;