三相四線制低壓配電網(wǎng)三相不平衡治理裝置選型研究

宋云龍 魏秉旺

（北京市城市照明管理中心，北京 100078）

三相三線制以及三相四線制是最主要的低壓配電網(wǎng)配電方式，三相四線制可以同時為兩種不同模式進行負載供電，是低壓配電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)當中最為常見的配電形式。在低壓配電網(wǎng)絡(luò)整體供應(yīng)過程當中，經(jīng)常會存在著用電屬性不同的問題，而且此時還存在著大量的單相負載，故此，在配電過程當中，經(jīng)常會出現(xiàn)三相負荷不平衡，進而就導(dǎo)致供電整體系統(tǒng)電流出現(xiàn)不平衡問題。在整個系統(tǒng)當中，如果負荷出現(xiàn)了不平衡，就會對整個供電系統(tǒng)造成比較大的影響，不僅會降低電能的整體使用效率，還會降低整體的供電質(zhì)量。

一、投切電容器型不平衡治理裝置簡介

（一）工作原理

系統(tǒng)當中的接入方式以及相關(guān)的工作原理都存在著一定的差異，隨著相關(guān)技術(shù)的不斷發(fā)展，三相不平衡治理的相關(guān)技術(shù)也得到了更新。相鄰的跨接電容器可以對有功的電流進行轉(zhuǎn)移，這是投切電容器行不平衡治理裝置的基本工作原理。在各相之間，電力電容器連接的容量具有一定的差異，如果遇到了出現(xiàn)無功功率的相， 系統(tǒng)可以對其進行良好的補償，除此之外，還可以對三相不平衡現(xiàn)象進行適當?shù)恼{(diào)整。在兩相的兩端會設(shè)置一個電阻，此時就非常容易出現(xiàn)不平衡負荷，為了可以對不平衡的電流進行調(diào)整，就要將電阻分配到三相之中。利用相關(guān)的定理，在兩相之間接入電感，在一相之間會產(chǎn)生有功電流，此時的有關(guān)電流部分會轉(zhuǎn)移到另一相。其中一端所存在的電感也會產(chǎn)生感性無功電流，此時正好和另一端所產(chǎn)生的電流相抵消。

（二）裝置組成及系統(tǒng)接入方式

投切電容器型三相不平衡治理設(shè)備，其主要的組成部分是兩種電容器，負荷在整體變化的過程當中，為了可以有效進行相應(yīng)的補償，一般情況下需要對電容器進行分組，具體的分組符合實際情況，級數(shù)不宜過多。

（三）優(yōu)缺點分析

整體的優(yōu)點就是，投切電容器型三相不平衡治理設(shè)備，在整體運轉(zhuǎn)的過程當中，可以補償無功功率，除此之外，還可以提高功率的因數(shù)，降低低壓配電網(wǎng)絡(luò)分配所造成的損耗，在一定程度上可以增加系統(tǒng)的整體附加收益。存在著優(yōu)點也就存在著缺點，就是由于投切電容器型三相不平衡治理設(shè)備，需要運用到負荷的電感，所以在具體應(yīng)用的過程當中，為了提高可以利用的電感，需要降低負荷的功率因數(shù)，以此才可以增強整體調(diào)整不平衡的能力。具體的數(shù)值會通過精確的方程式進行計算，計算的整體過程當中需要負荷的功率因數(shù)，從而可以得知最大相電流和最小相電流之間的關(guān)系。通過了解最大相電流和最小相電流之間的關(guān)系，可以進一步的推測，系統(tǒng)在運行的過程當中是否利用了電感。根據(jù)最終的結(jié)果來分析電容器組的分級層數(shù)，如果負荷功率整體的變動范圍比較大，那么系統(tǒng)當中所起到的補償效果是非常微小的。

二、換相開關(guān)型不平衡治理裝置簡介

（一）換相開關(guān)工作原理簡介

交流接觸器以及晶閘管閥式換相開關(guān)型不平衡治理設(shè)備的主要組成部分，晶閘管主要應(yīng)用的是反并聯(lián)結(jié)構(gòu)。在低壓配電網(wǎng)中，如果系統(tǒng)當中的不平衡度已經(jīng)超過了規(guī)定的標準，那么整體設(shè)備會自動的轉(zhuǎn)換為低負載相。相應(yīng)的工作相晶閘管就會處于導(dǎo)通的狀態(tài)，此時的交流接觸器處于分閘狀態(tài)，系統(tǒng)當中需要立即關(guān)斷工作相晶閘管。

（二）優(yōu)缺點分析

換相開關(guān)型不平衡治理裝置的優(yōu)點就在于，可以將重載相的負荷轉(zhuǎn)移到輕載相，此時系統(tǒng)當中的工作效率最高，無功率的相關(guān)設(shè)備長期的處于通電狀態(tài)，整體設(shè)備對于系統(tǒng)的損耗是非常低的。其缺點就在于，系統(tǒng)當中的接線方式比較復(fù)雜，單相負載回路當中設(shè)置了許多換相開關(guān)，并且整體的接入方式為串聯(lián)。如果系統(tǒng)當中的換相開關(guān)出現(xiàn)了故障，就會嚴重干擾用戶正常的使用。系統(tǒng)當中的控制器和換相開關(guān)在整體使用的過程當中，需要借助比較復(fù)雜的遠程通信，除此之外，系統(tǒng)對于通信的距離也許有一定的要求。

（三）適用范圍

換相開關(guān)型不平衡治理裝置廣泛應(yīng)用于大型建筑和城市小區(qū)，這些地區(qū)的負荷比較密集，非常適合該裝置的運行。如果系統(tǒng)當中沒有提供負荷轉(zhuǎn)換的條件，也就是說在不同相之間都不能夠取得較為完整的單相負載回路，此時是不適用換相開關(guān)型不平衡治理裝置的。

三、VSC換流器型不平衡治理裝置簡介

VSC換流器型不平衡治理裝置，在具體應(yīng)用的過程當中，這使得系統(tǒng)當中存有基波正序電流，一定程度上提高了功率的因數(shù)。由于該裝置在系統(tǒng)當中的控制方式比較靈活，可以在短時間內(nèi)控制多種目標，所以在具體應(yīng)用的過程當中，也被稱作為綜合的治理裝置。VSC換流器型不平衡治理裝置在整體運行的過程當中，可以有效降低系統(tǒng)當中的各項損耗，還可以降低輸電線路電流。整體裝置的優(yōu)點就是在操作過程當中比較簡單，控制方式比較靈活，可以在短時間內(nèi)對系統(tǒng)當中的電能進行綜合的治理。

四、結(jié)束語

不同的裝置其工作原理具有一定的差異，系統(tǒng)的進入方式也會不同。通過了解三相不平衡治理裝置的不同類型，更加具體地了解不同裝置的適用范圍。了解現(xiàn)實不平衡治理的案例，可以意識到不平衡治理裝置在選擇上的重要性，選擇更加合理的設(shè)備型號。