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摘要：在电力系统中低压配变台区是十分重要的组成部分，为确保其稳定安全地运行就要对低压配变台区三相负荷不平衡调节系统及装置进行合理研究。交换电源出线负荷的换相方式作为本文的研究方法，对终端分支箱与出线方式进行研究时将二者看为一个系统，最终选择出适合换相的最佳方案。开关器件在开关桥接结构和分时复用的方式下使得其利用率增加，并且能够对开关进行有效的控制，从而满足在换相过程中具有稳定、可靠的电压。
关键词：低压配变台区；三相负荷不平衡；自动换相；分时复用
变压器在运行过程中，会受到来自配电变压器三相负荷不平衡造成的影响，从而对其可靠性与安全性造成极大损害。为确保变压器的安全与可靠，本文在分时复用型换相模块下对开关器件进行研究，这样能有效提升开关器件的使用率。在本文的研究过程中，交换负荷相电源的算法需要对每条分支的三相负荷容量进行计算，在确保三相负荷容量符合条件的的基础上，选择出最佳方案进行切换。希望通过本文的分析，能为低压配变台区三相负荷不平衡的合理调节提供一些参考意见。
1.智能分支箱换相模块结构图
目前在使用过程中，换相电路结构开关管的使用量十分庞大，每相出线都需要对应的三相电源。但是由于在实际工作中，在进行负荷切换时没有太高的要求，所以在利用分时复用的方法下，就能对固态开关的使用量进行有效减少。所以本文在此基础上，对换路结构提出新的方案。
1.1电路结构
自动换相执行模块电路图如图1所示，这是一个智能分支箱换相电路结构，是由采集系统、反并联晶闸管与互锁接触器构成。接触器组在运行中主要为确保通道的畅通效果，为更好的实现切换流程，需要对开关器件进行合理应用，对分支箱进行有效监控，就要在采集控制系统的稳定运行下完成。在分时复用的方法下，开关器在工作中，为对负荷出线进行有效切换，需将换相桥连接在接触器组上。当负荷变化的时间高于换相时间时，这时就要将3条开关器件通路搭配在符合出线上，并对负荷出线的条数没有具体要求。相比于原来的对应电源方式，这样能有效减少开关器件的使用量，提升其使用率。
图1：自动换相执行模块电路图
为有效规避负荷电流在硬件上的跳变，就要对半控器件晶闸管的过零关断特征进行有效控制。所以在开关器件进控制方法的应用下，能够对跳变问题进行合理解决，这时就可以采用替换反并联晶闸管的方式进行，一般将其替换为反向串联IGBT。反向串联IGBT在实际应用中具有良好的应用效果，能对跳变问题进行有效解决，从而实现器件的安全性与可靠性。
1.2换相过程
换相模块在上文进行过介绍，本节就不再赘述，为实现接触器的良好导通功能，一般采取采集控制系统，对开关器件上的切换过程进行控制，并在采集系统下对分支箱负荷的变化情况进行有效的监控。
2.改进型换相方式
2.1反并联晶闸管组成
下图为换相控制信号的具体方式，也就是实现对换相晶闸管组控制通断的方式。在定位换相时，是在出站命令基础上对相关信息进行锁定，将A设为在接收到指令后的，第一个A相电压压过零点时的时刻为0点。在1ms左右的时间上升，需沿晶闸管通道完成命令。T1与T2在初始状态的基础上需保持开通，这时关断状态下的为T3、T4。当时段为t1时，也就是在（0，5）ms时的段时，就要将T2的导通状态进行关闭，这时如果为组感性电流，在t1时段被的负荷电流在过零点时会有一个从负到正的过程，在过零点后T2断流。当方式为阻容性电流时，电流在这个时间段内为正，并当电流经流T1管时，T2管此时为关闭状态。当时段为t2，也就是在（5，8.33）ms时，T1的到导通信号需要在5ms的时刻进行关闭，这时将T3的信号开通，当电流为阻感性时，电流在t2时段为正，并且负荷电流中继续会有T1流过，这时B小于A的电压，T3会出现反向截止的情况。当电流为容性时，这时就会有一个从正到负的过零点在该时段出现，如果负荷为纯容性，断流也会最多为3.33ms。T4信号的开通需要在8.33ms的时刻，这时的电流状态为从负到正，T3与T1的状态为导通与截止[1]。当时段为t3时，T1、T2与T3、T4的状态为全部关断与信号导通，这样就能将A相电源合理切换到B相。反并联晶闸管组成中对控制信号进行切相工作时，需在图2的方式下进行：
图2：换相控制信号图
自动换相执行模块的流程为：
开始→发出指令（负荷Ⅰ由U相切换至V相电源）→将符合I在接触器组上合上→导通开关模块→断开接触器组→通断操作在开关器件上需要在特定的时间段内完成，并将负荷电源进行合理切换，实现负荷无电压跳变、无电流断流→断开开关模块→断开接触器组→结束。
2.2反向串联IGBT
在对换相IGBT组进行通断过程中，要对半控型应与控制型两种状态下的开关器件进行合理控制，同时二者也存在一些差异[2]。T1、T2与T3、T4在初始状态时分别为导通与关断状态。当时段为（0，5）ms时，当负载为竹竿型时，在T2与T1的反并联二极管导通中会经过前一段时间负荷电流，在T2与T1的反并联二极管导通在后一时间段流过，这时通断信号为0ms时段。当时刻为5ms时，就要将T2关断，这时负荷如果为阻感性或者为阻容性，都为正向电流，这时T1需继续进行通道。T3信号的导通在t1时段时，也就是时段为（5，8.33）ms时，电流为正，并且在此时段不会出现相间短路。当时刻为8.33ms时，电流由正转到负，并且T2与T1的状态分别为截止反并联二极管与T1信号关闭。当时段为t2，也就是（8.33，11.67）ms时，T4的信号的开通。当T1、T2与T3、T4的状态为全部关闭与导通时，完成切换。上述讨论为B相滞后A相的过程，当要完成A相换到C相的负荷过渡，就要在开关桥中完切换工作，这时首先要切换到B，然后在切换到C，对开关器件的通断过程进行重复，在这样的方式下就能合理完成负荷换到任意相电源[3]。
2.3换相过程仿真
换相电路结构及锁相控制开关导通时间需要在MATLAB/Simulink环境下对其可行性进行验证，在仿真研究的帮助下能更好的完成验证。通过换相过程仿真验证，发现该装置具有良好的应用效果，并且能够对变压器三相负荷不平衡问题进行合理解决，进而确保变压器在运行过程中的安全性与可靠性。
2.4智能换相控制终端再加换相断路器单元
换相断路器的方式是通过装在电表箱里边取代电表箱的总开关实现的，集成了总开关原来的功能又具备换相功能。如果智能换相断路器装的数量足够多，要调整的时候，首先把电表箱里面做调整、做平衡。其次从台区范围内，通过换相控制器，再做一次平衡。
3.结论分析
变压器三相负荷不平衡的出现会对变压器的正常、可靠与安全运行造成极大影响，同时也会增加企业的成本支出，但是就目前来看不平衡问题的解决依然存在一些问题，这些不足会使得该问题一直无法得到有效解决。为确保供电的安全性与可靠性，人工调整的方式会更多的出现到调整方案中。但是将补偿装置在变压器出线侧，就实际情况来看可行性较差，并且在装置过程中对资源的损耗较大，对实际存在的符合分散问题依然无法有效解决。在每相负载通过三组双向晶闸管和电磁式开关组合的方法下对换相开关装置进行调节，这时就会出现精准度不足与电流断流等情况。上述方法都在实际应用中没有良好的应用效果，所以本文在分析中将台区看作一个整体进行研究，数学模型的搭建是基于负荷大小和线路关系的，并且对最优负荷交换相电源方案的选择需进行一定的数学计算[4]。
负荷换相需要采用的模块一定要具有较高的使用率与简单的结构，该方式在实际应用中在对负荷调节进行调节时要具有良好的灵活性与稳定性，在此基础上确保三相出线仍然连接三相负荷，这样就能对负荷不平衡的问题进行有效解决。采用分时复用的方式对换相模块进行分析，这种模块组合相对较为简单，并且能够对每相开关器件的使用数量进行有效减少，电压锁相信息需在控制终端上完成，并且要对开关器上的通道时间进行准确的设置，在独立控制的方式下对双向开关器进行合理控制，进而对负荷电压无跳变进行有效实现。
4.结语
在电力企业中变压器是十分重要的组成部分，对整个电力企业的健康发展具有重要意义，为更好的解决变压器在运行过程中的三相负荷不平衡带来的影响，就要对低压配变台区三相负荷不平衡调节系统及装置进行合理研究。本文首先对智能分支箱换相模块结构进行详细介绍，并在此基础上对改进型换相方式中的反并联晶闸管组成、换相过程仿真进行介绍，最后对其优选方案进行总结分析。在结构简单，模块利用率高的硬件使用下，能够结构实现负荷换相，并确保其稳定性、安全性与可靠性，进而实现我国电力企业的可持续发展。
参考文献：
[1]黄潮灿，李卓坚，陈小倩，等. SVG+智能电容组合型三相负载不平衡调节装置的降损效果分析[J]. 低碳世界，2018（2）：124-126.
[2]马晔晖，苏军，沈晓峰，等. 一种三相不平衡配网系统中配置调压器和电容补偿器的概率方法[J]. 电力与能源，2017，38（3）：227-230.
[3]万玉良，项颂，刘海波，等. 三相四线制低压配电网三相不平衡治理装置选型研究[J]. 电力电容器与无功补偿，2017，38（6）：113-118.
[4]邓惠华，李国良，周晓明，等. 基于协调控制SVG的低压配网三相负荷不平衡治理技术[J]. 电工技术学报，2017，32（增刊1）：75-83.
论文作者:李土权
论文发表刊物:《防护工程》2019年10期
论文发表时间:2019/8/8
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