末端臺區現狀

末端臺區的(de)(de)電(dian)能(neng)質量問題(ti)以(yi)低(di)電(dian)壓、無功(gong)、三相不(bu)平衡(heng)等(deng)為(wei)主。“低(di)電(dian)壓”現(xian)象的(de)(de)根(gen)本原因在(zai)于電(dian)網供電(dian)能(neng)力不(bu)足，其治理(li)的(de)(de)方向可(ke)以(yi)從(cong)兩(liang)個方面入(ru)手：

（1）進行(xing)電(dian)(dian)網改(gai)造和(he)擴(kuo)容，采取(qu)增建或擴(kuo)建變(bian)(bian)電(dian)(dian)站、增大(da)配變(bian)(bian)容量、拆(chai)分配變(bian)(bian)臺(tai)區(qu)、縮短供電(dian)(dian)半(ban)徑(jing)(jing)、改(gai)造低(di)壓(ya)(ya)線(xian)路(lu)、增大(da)低(di)壓(ya)(ya)線(xian)徑(jing)(jing)等手段(duan)，以(yi)直接提(ti)升(sheng)電(dian)(dian)網的供電(dian)(dian)能力;

（2）采取(qu)技術措(cuo)施(shi)，提升電(dian)網(wang)的(de)無功(gong)功(gong)率就地平(ping)衡能力、線(xian)路的(de)局部電(dian)壓調節能力和三相電(dian)流(liu)的(de)平(ping)衡度，以(yi)間接提升電(dian)網(wang)的(de)供電(dian)能力。

因(yin)而(er)基(ji)于就地平衡(heng)配(pei)變(bian)負荷(he)側無功(gong)功(gong)率(lv)和(he)調(diao)節配(pei)變(bian)負荷(he)側三相(xiang)不平衡(heng)電(dian)(dian)流的(de)方(fang)法來提升配(pei)變(bian)的(de)帶負荷(he)能力，提高(gao)380/220v低壓(ya)供電(dian)(dian)線路電(dian)(dian)壓(ya)的(de)合格率(lv)，解決用戶(hu)側的(de)“低電(dian)(dian)壓(ya)”問題，同時具有降低網(wang)(wang)耗、實現電(dian)(dian)網(wang)(wang)經濟運行的(de)良(liang)好(hao)效果。

 

三相不平衡的危害

目前，在(zai)國(guo)家電(dian)(dian)(dian)網公司中、低壓配電(dian)(dian)(dian)網系統(tong)(tong)中，三相負(fu)荷系統(tong)(tong)是隨機變化的(de)，這些負(fu)荷會使配電(dian)(dian)(dian)系統(tong)(tong)產生三相不平衡(heng)，三相負(fu)荷不平衡(heng)會導致(zhi)供電(dian)(dian)(dian)系統(tong)(tong)三相電(dian)(dian)(dian)壓、電(dian)(dian)(dian)流(liu)的(de)不平衡(heng)，引起電(dian)(dian)(dian)網負(fu)序電(dian)(dian)(dian)壓和負(fu)序電(dian)(dian)(dian)流(liu)，影(ying)響供電(dian)(dian)(dian)質(zhi)量(liang)，進而(er)增加線路損(sun)耗(hao)，降低供電(dian)(dian)(dian)可靠性。三相不平衡(heng)系統(tong)(tong)向量(liang)如(ru)圖。

不平衡系統的影響具體(ti)表現在：

1) 三相負荷不平(ping)(ping)衡(heng)將增加(jia)變壓器(qi)和線路損(sun)耗(hao)，通過理論計算可以證(zheng)明最大不平(ping)(ping)衡(heng)時的變壓器(qi)損(sun)耗(hao)是平(ping)(ping)衡(heng)時的3倍，線路損(sun)耗(hao)是平(ping)(ping)衡(heng)時的6倍；

2) 三相負荷不(bu)平(ping)衡時重負荷相電流(liu)過(guo)大(da)，容易造成繞(rao)組和變(bian)(bian)壓器油的過(guo)熱。導致(zhi)繞(rao)組絕(jue)緣老(lao)化加快和油質劣化，迅速降低變(bian)(bian)壓器壽命（溫度每升高8℃，使用年限將(jiang)減少一半），甚至燒(shao)毀(hui)繞(rao)組；

3) 三(san)相(xiang)(xiang)負(fu)荷(he)不平衡時重負(fu)荷(he)相(xiang)(xiang)電流(liu)過大，可能(neng)造成該相(xiang)(xiang)導線(xian)、開關等部件(jian)溫(wen)度直線(xian)上(shang)升，以致燒斷、燒壞。且(qie)由于中(zhong)性(xing)(xing)線(xian)導線(xian)截面(mian)(mian)一般小于相(xiang)(xiang)線(xian)截面(mian)(mian)，考慮到電網中(zhong)零序諧波電流(liu)的(de)存在，中(zhong)性(xing)(xing)線(xian)燒斷的(de)幾率更(geng)高；

4) 三相(xiang)負荷不平衡運行(xing)會造成變壓(ya)器零序(xu)電流過大，在變壓(ya)器的(de)油箱壁(bi)或其他金屬構件(jian)中引起的(de)磁滯和渦(wo)流損耗(hao)使這些部(bu)件(jian)發(fa)熱(re)，致使變壓(ya)器局(ju)部(bu)金屬件(jian)溫度異常升(sheng)高，嚴重時將導致變壓(ya)器運行(xing)事(shi)故；

5) 低(di)壓(ya)電網三相負荷不平衡(heng)會(hui)引(yin)起(qi)高(gao)壓(ya)側對應相電流過(guo)大，導致高(gao)壓(ya)線(xian)跳閘(zha)停(ting)電，引(yin)發大面積停(ting)電事故，同時變電站的開(kai)關設備頻(pin)繁跳閘(zha)將降低(di)使(shi)用壽(shou)命；

6) 三相不(bu)平衡時漏(lou)(lou)電(dian)電(dian)流就不(bu)會為零。當量值接近或大(da)于漏(lou)(lou)電(dian)保護(hu)(hu)器的額定動(dong)(dong)作電(dian)流I△n時，將引(yin)起總保護(hu)(hu)頻繁動(dong)(dong)作，甚至根本送不(bu)上電(dian)，嚴重影響漏(lou)(lou)電(dian)總保護(hu)(hu)的運行率；

7) 三相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)負載不(bu)(bu)平衡(heng)時(shi)運行，其各相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)輸出電流(liu)就不(bu)(bu)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)等(deng)，為(wei)避免單相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)過電流(liu)，變(bian)(bian)壓(ya)(ya)器必須容(rong)量降額使用(yong)，同時(shi)由于其配變(bian)(bian)內部三相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)壓(ya)(ya)降不(bu)(bu)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)等(deng)，這必將導致配變(bian)(bian)輸出電壓(ya)(ya)三相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)(bu)平衡(heng)。負載重(zhong)的(de)(de)一(yi)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)電壓(ya)(ya)降低(di)，而(er)負載輕的(de)(de)一(yi)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)電壓(ya)(ya)升高，容(rong)易造成電壓(ya)(ya)高的(de)(de)一(yi)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)接帶(dai)的(de)(de)用(yong)戶用(yong)電設(she)備燒(shao)壞，而(er)電壓(ya)(ya)低(di)的(de)(de)一(yi)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)接帶(dai)的(de)(de)用(yong)戶用(yong)電設(she)備則可能無(wu)法使用(yong)。

8) 大量的(de)(de)變(bian)頻設(she)備(bei)(bei)、整流設(she)備(bei)(bei)運(yun)行中產生的(de)(de)大量諧(xie)波(bo)負荷，在嚴(yan)(yan)重導(dao)致電(dian)網失衡的(de)(de)同時，嚴(yan)(yan)重影(ying)響其他(ta)電(dian)網設(she)備(bei)(bei)的(de)(de)正(zheng)常運(yun)行甚至導(dao)致電(dian)網供電(dian)和(he)用電(dian)設(she)備(bei)(bei)損壞。

傳統的解決方案

目前市場(chang)上的三相電(dian)流平衡設(she)備，主(zhu)要有兩大類：改變負荷(he)接入相位法和加裝補償裝置(zhi)法。

其(qi)中改變負荷(he)(he)接入相(xiang)位(wei)需要通過人工改線(xian)或換相(xiang)開(kai)關進行，負荷(he)(he)接入相(xiang)位(wei)的(de)(de)改變避免的(de)(de)要產生(sheng)短時停(ting)電(dian)，因此這(zhe)種方法的(de)(de)推廣一般主要用(yong)于對供電(dian)可靠(kao)性(xing)要求不高的(de)(de)農村地區。

加(jia)裝補(bu)償裝置(zhi)(zhi)，特(te)別(bie)是大功(gong)率三(san)相(xiang)(xiang)有功(gong)平(ping)衡設備仍然以(yi)無(wu)(wu)源(yuan)無(wu)(wu)功(gong)補(bu)償裝置(zhi)(zhi)（分補(bu)）為主，且主要應用(yong)(yong)于低壓(ya)范圍。由(you)于無(wu)(wu)源(yuan)無(wu)(wu)功(gong)補(bu)償裝置(zhi)(zhi)本身有很(hen)大缺(que)陷，不能(neng)達(da)到最優化的(de)(de)不平(ping)衡要求(qiu)。利用(yong)(yong)增(zeng)設無(wu)(wu)功(gong)補(bu)償裝置(zhi)(zhi)或者消(xiao)(xiao)弧線(xian)(xian)圈來處理(li)低壓(ya)配(pei)電(dian)網的(de)(de)三(san)相(xiang)(xiang)不平(ping)衡問題(ti)(ti)的(de)(de)效(xiao)果并不理(li)想：增(zeng)設無(wu)(wu)功(gong)補(bu)償裝置(zhi)(zhi)進行電(dian)壓(ya)調整時經(jing)常會導(dao)致諸(zhu)如諧波放(fang)大等其他問題(ti)(ti)的(de)(de)產生，使(shi)補(bu)償效(xiao)果不夠(gou)理(li)想。而加(jia)設消(xiao)(xiao)弧線(xian)(xian)圈，雖然可(ke)以(yi)使(shi)容(rong)性(xing)電(dian)流得以(yi)減小，但是該方法可(ke)能(neng)加(jia)大三(san)相(xiang)(xiang)不平(ping)衡度。

有源新型方案

動(dong)(dong)態(tai)有源(yuan)(yuan)三相(xiang)平(ping)衡裝(zhuang)置(zhi)是隨(sui)(sui)著(zhu)現代(dai)電(dian)力電(dian)子技(ji)術發(fa)展起來的(de)高科技(ji)裝(zhuang)備。與無(wu)(wu)功補償裝(zhuang)置(zhi)相(xiang)比，動(dong)(dong)態(tai)有源(yuan)(yuan)三相(xiang)平(ping)衡裝(zhuang)置(zhi)具有有功轉移、動(dong)(dong)態(tai)無(wu)(wu)功補償、與系統(tong)不(bu)諧振等優勢(shi)。隨(sui)(sui)著(zhu)電(dian)力電(dian)子技(ji)術的(de)進步(bu)和生產規模的(de)擴大(da)，動(dong)(dong)態(tai)有源(yuan)(yuan)三相(xiang)平(ping)衡裝(zhuang)置(zhi)的(de)成本(ben)逐(zhu)漸下降，其(qi)巨大(da)的(de)技(ji)術優勢(shi)、強大(da)功能、更高的(de)適應性、更簡單的(de)安裝(zhuang)方式，必將最終取代(dai)無(wu)(wu)功補償裝(zhuang)置(zhi)占據市場主流。

有(you)源(yuan)型方(fang)案的(de)(de)(de)主要工作原理為相(xiang)間電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)轉移。如圖3，在某一時刻，電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)較大的(de)(de)(de)一相(xiang)（C相(xiang)）通過(guo)IGBT動作，將(jiang)能(neng)(neng)量(liang)存儲于直流(liu)(liu)側的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)容中，在另一時刻，電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)較小的(de)(de)(de)相(xiang)線（B相(xiang)）通過(guo)導通IGBT，將(jiang)能(neng)(neng)量(liang)釋放。此(ci)過(guo)程(cheng)在20kHz的(de)(de)(de)IGBT模塊(kuai)的(de)(de)(de)動作下，以上過(guo)程(cheng)均在較短(duan)時間內完成。此(ci)過(guo)程(cheng)可理解為基(ji)于基(ji)波正(zheng)序電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)檢(jian)測的(de)(de)(de)補(bu)償(chang)法。該補(bu)償(chang)手(shou)段是利用四相(xiang)功(gong)(gong)率調節器拓撲結(jie)構進行補(bu)償(chang)，通過(guo)采用坐標變換(huan)的(de)(de)(de)運算方(fang)式，實現(xian)無功(gong)(gong)和(he)有(you)功(gong)(gong)的(de)(de)(de)解耦控(kong)制，分別控(kong)制無功(gong)(gong)和(he)有(you)功(gong)(gong)的(de)(de)(de)不平衡補(bu)償(chang)。

以上(shang)過程(cheng)亦可(ke)以理解(jie)為，任(ren)何(he)系(xi)統的(de)(de)工作(zuo)電流可(ke)以看成(cheng)是(shi)(shi)由正(zheng)序(xu)(xu)(xu)(xu)、負序(xu)(xu)(xu)(xu)、零(ling)序(xu)(xu)(xu)(xu)的(de)(de)疊(die)加(jia)，正(zheng)序(xu)(xu)(xu)(xu)分(fen)量是(shi)(shi)系(xi)統是(shi)(shi)保持三相(xiang)系(xi)統平(ping)(ping)衡的(de)(de)支撐，而負序(xu)(xu)(xu)(xu)、零(ling)序(xu)(xu)(xu)(xu)分(fen)量是(shi)(shi)造成(cheng)不平(ping)(ping)衡的(de)(de)因素(su)，因此有(you)源型(xing)三相(xiang)不平(ping)(ping)衡電能質量裝置是(shi)(shi)對負序(xu)(xu)(xu)(xu)和(he)零(ling)序(xu)(xu)(xu)(xu)進(jin)行濾除達到保留正(zheng)序(xu)(xu)(xu)(xu)分(fen)量實現三相(xiang)平(ping)(ping)衡的(de)(de)目的(de)(de)。

 

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