基于配電線路末端分布式補償?shù)娜嗖黄胶庹{(diào)節(jié)裝置設計分析

李 朋

(國網(wǎng)冀北電力有限公司唐山市曹妃甸區(qū)供電分公司，河北 唐山 063299)

0 引言

目前，配電線路末端出現(xiàn)的三相不平衡的現(xiàn)象較為嚴重，其中最常見解決線路末端三相不平衡問題的方法是使用智能化迅速更換開關(guān)技術(shù)，會導致臺區(qū)的整體運行在三相平衡的情況，無法隨時調(diào)整，時間間隔比較長，極易發(fā)生故障，有一定安全隱患，若進行安裝就會工程量很大。

由于電子技術(shù)的不斷發(fā)展，采用了有源補償技術(shù)，有源補償技術(shù)就是把補償裝置安裝在配電變壓器的0.4 kV一側(cè)，這種方法能使變壓器三相電幾乎達到平衡，有的線路的電流依舊不平衡，電流不平衡的線路是自安裝的位置至負荷端，已存在的有源補償技術(shù)無法從根源上把三相不平衡問題進行解決，有不少臺區(qū)的供電網(wǎng)絡依舊在極度不平衡的情況下運行，無法對末端線路三相不平衡、損耗供電線路等問題進行解決，使本身受到很大的損耗。

本文研究設計了一種配電線路末端分布式補償三相不平衡微型調(diào)節(jié)裝置，該裝置使用設計一體化結(jié)構(gòu)，其技術(shù)為電力電子交流技術(shù)，把其安置于線路負荷的末端分支處，并對三相負荷是否平衡進行實時檢測，一起完善補償控制三相負荷，可以促進整體臺區(qū)至負荷線路的電流達到平衡，使中線與線路的損耗下降。

1 基于配電線路末端分布式補償?shù)娜嗖黄胶庹{(diào)節(jié)裝置

把分布式補償裝置安裝于線路末端的各個負荷分支處，來直接進行三相不平衡的調(diào)節(jié)，能夠?qū)τ脩糌摵傻碾娏鲗崟r監(jiān)測，其主要檢測的是負荷中的每個次諧波電流、三相電流、無功功率、 有功功率、三相電壓，并對電流諧波畸變率、功率因數(shù)、三相不平衡度進行計算。根據(jù)計算結(jié)果調(diào)和決策與控制外部環(huán)境的溫度、線路實際的運行情況、電能的質(zhì)量參數(shù)，明確不平衡調(diào)節(jié)的容量，以功率有結(jié)余為前提兼補無功功率。分布式補償?shù)娜嗖黄胶庹{(diào)節(jié)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 分布式補償?shù)娜嗖黄胶庹{(diào)節(jié)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

2 分布式三相不平衡調(diào)節(jié)裝置

三相不平衡調(diào)節(jié)裝置就地安裝在負荷的近端，其裝置選取三電平變流器，其構(gòu)成連接比較密切，其作用是補償不平衡的負荷末端，電流的平均值和負荷的最大電流之間的差值就是補償?shù)娜萘?，按照實際狀況設計功率的值為20 kW，其功率值可以符合調(diào)節(jié)條件，300 mm×200 mm×120 mm是其體積，對就地安裝有幫助。

該裝置的組成部分包括LC濾波電路、控制電路與三電平變流器，其裝置原理結(jié)構(gòu)(見圖2)。從圖中可以看出，可以治理線路中的無功電壓、負荷的三相不平衡，其位于末端有分支的位置，對負載電流進行檢測和對有沒有在平衡狀態(tài)進行判斷，經(jīng)過DSP能夠算出每相在平衡狀態(tài)下電流的移動量，而且從中把負載電流中的諧波分量提取出來，IGBT開關(guān)的動作受制于PWM輸出信號，每相被轉(zhuǎn)移的電流經(jīng)過控制變流器實現(xiàn)，能夠把方向不同、大小相等的電流加入到電網(wǎng)內(nèi)，能夠促進負荷的上端滿足三相平衡。

圖2 分布式三相不平衡調(diào)節(jié)裝置原理結(jié)構(gòu)

3 對裝置進行試驗

在對其補償設備物理實驗時會選擇單臺進行，在不平衡負載中加入20 kW的設備容量，對電流的波形進行觀測采用的是電流鉗A621、電壓探頭P6139B、泰克示波器MS0304，三相電流經(jīng)過補償會基本達到平衡，單臺裝置調(diào)節(jié)前后波形(見圖3)。經(jīng)過仿真實驗，可以把分布式三相不平衡調(diào)節(jié)裝置、無功負荷與不平衡負荷分別與圖1結(jié)構(gòu)圖中配電線路末端中的1、2、3負荷的分支位置相連接，并經(jīng)過調(diào)節(jié)，其電流的波形就可以達到基本的平衡形態(tài)。

圖3 單臺裝置調(diào)節(jié)前后波形

4 結(jié)語

本文基于配電線路末端分布式補償?shù)娜嗖黄胶庹{(diào)節(jié)裝置的設計，裝置體積不大，能夠?qū)⑵浒仓糜谂潆娋€分支的位置，經(jīng)過實驗可以看出，對三相不平衡的治理很有成效，能從根源上解決三相不平衡問題。