1.概述
節(jié)能降耗是我國經濟和社會發(fā)展的一項長遠戰(zhàn)略方針，降低配電網線損對節(jié)能減排及電力系統(tǒng)經濟運行具有深遠的意義。因此有效的低壓配網降損措施及治理方法已成為供電企業(yè)關注的熱點。
目前，在廣大的城鄉(xiāng)中廣泛地使用配電變壓器將10kV變壓后以380/220V的三相四線制系統(tǒng)向用戶供電。由于用戶的多種不一樣的特點，在生產、生活用電中，配電變壓器所供應的用戶的用電特點不同，加上負載變化大等因素，配電變壓器在運行中常出現(xiàn)三相負載不平衡的情況。三配電變壓器長期處于三相不平衡運行狀態(tài)將會影響變壓器的壽命,增加變壓器的損耗,同時導致一系列諸如電網電壓下降、閃變、功率因數(shù)低、線路損耗增加的問題。三相負荷不平衡對配電臺區(qū)的影響主要有四個方面：
1)造成配電變壓器和負荷線路損耗增加;
2)配電臺區(qū)重載相的電壓質量下降;
3)配電變壓器處理降低，電能轉換效率下降;
4)三相不平衡運行造成配電變壓器零序電流增大，引起的渦流損耗使配電變壓器運行溫度升高，危及變壓器安全和壽命。
鑒于此本公司研發(fā)出一套新型智能三相不平衡治理系統(tǒng)，該系統(tǒng)利用帶電換相裝置來完成三相負荷自動平衡調整，帶電換相裝置接線示意圖如下圖1所示，換相裝置接入A、B、C三相電壓，通過內部轉換機構僅提供某一單相給負荷使用，當配變出現(xiàn)三相不平衡時帶電換相裝置接收指令進行換相以達到負荷平衡的目的。該系統(tǒng)從根源上解決了負荷不平衡的問題，對配電變壓器起到了很好的保護作用，也能有效降低前述因不平衡帶來的危害。
2.原理介紹
三相不平衡治理系統(tǒng)的基本原理是在配電變側安裝一套臺區(qū)配變智能終端，通過配變智能終端實時監(jiān)測配電變壓器的運行工況，在三相負荷不平衡越限的情況下，臺區(qū)配變智能終端KYYJ-2000以通訊的方式(無線或電力載波)，選擇性地遙控終端負荷的智能換相開關，將掛在重載相別的負荷，切換到輕載相別，以達到負荷平衡的目的，其原理示意圖如下圖所示。
圖2三相不平衡治理系統(tǒng)原理圖
主控單元采集配電變壓器低壓側三相電流計算三相不平衡率，同時實時與所有智能換相開關通訊獲取每個支路的當前電流。在三相負荷不平衡越限的情況下，主控單元選擇性地遙控終端負荷的智能換相開關，將掛在重載相別的負荷，切換到輕載相別。智能換相開關在規(guī)定時間內完成換相，同時將新的相別接入信息將上送配變智能終端。此時主控單元的換相控制策略模塊，結合切換后的負荷情況，復核負荷切換后的三相負荷平衡狀態(tài)，并形成反饋加修正機制，最終達到負荷側的三相負荷平衡。
主控單元內嵌負荷智能分析策略模塊，可實時靈活選擇負荷換相切換，并通過相應措施有效控制換相頻率，避免無謂的換相。軟件系統(tǒng)同時對終端負荷引入負荷重要性分級，對重要負荷或有特殊要求的負荷，可不換相或盡量避免換相。
主控單元主要特點如下：
● 以高性能的浮點MCU處理器為核心的硬件平臺，可靠、高效;
● 全漢化OLED顯示，友善的人機界面，操作方便;
● 換相自動控制功能動作過程透明化，信息記錄完備;
● 裝置采用全密封嵌入式結構，其抗震能力、抗電磁干擾能力能全面滿足GB/T 14598規(guī)定的抗電磁干擾性能試驗和GB/T 7261-2000種規(guī)定的各種機械性能試驗;
● 軟、硬件冗余設計，完善的軟、硬件自檢，二級看門狗，抗干擾性能強;
3.智能換相開關
目前常規(guī)的換相開關，是基于機械式的分合操作，切換期間有短時的供電中斷。智能換相開關采用智能投切技術，在切換過程中可以保證供電可靠性，能實現(xiàn)精確的過零移相控制、全正弦波切換，確保切換過程盡量無諧波產生，投切無涌流。
KYYJ智能換相開關以高性能的MCU處理器為核心的硬件平臺，它兼具高效率數(shù)字信號處理能力和微程序控制器的實時控制能力，軟、硬件冗余設計，完善的軟、硬件自檢，可靠、高效，二級看門狗，抗干擾性能強。KYYJ智能換相開關采用全密封嵌入式結構，其抗震能力、抗電磁干擾能力能全面滿足GB/T 14598規(guī)定的抗電磁干擾性能試驗和GB/T 7261-2000種規(guī)定的各種機械性能試驗。
與傳統(tǒng)切換開關相比較，KYYJ智能換相開關具有以下優(yōu)點：
● 完整緊湊的結構，模塊內含有控制電路、電力開關元件;
● 內置智能觸發(fā)電路，實現(xiàn)電力開關元件智能控制，
● 內置保護電路，完成過壓、欠壓、缺相保護等功能;
● 精確的過零移相控制，與全可控硅模塊過零投切開關的投切波形相同，全正弦波切換，無諧波產生，投切無涌流;
● 與可控硅模塊投切開關相比無導通壓降及損耗，無需散熱部件;
● 與復合開關相比，去除了脆弱的可控硅，可靠性高;
● 反應時間快速，投入時間小于25ms;
● 投入無涌流、分斷無拉弧，不需要維護;
● 安裝簡便，與各種接觸器及復合開關安裝類似;
4.外形及尺寸
主控單元外形尺寸
換相開關外形尺寸(安裝)
6.智能換相開關參數(shù)
1)電氣參數(shù)
額定工作電壓:360V-440VAC
工作頻率：50Hz ±3Hz
模塊工作功耗：3VA
回路導通損耗：0 W/A
切換導通時間：≤25mS
投退額定壽命：100000
2)安裝方式
安裝：垂直安裝，上下部爬電距離≧150mm
接線：采用M6環(huán)形端子
連接螺絲力矩：3Nm
3)載波通訊參數(shù)
通訊距離：1000m
電力線載波頻率：110kHz
電力線通信速率：600、1200、2400、4800BPS可程序配置
調制解調方式：FSK
4) 射頻通信
通訊距離：1000m
頻率：433MHz
頻點可調
7.典型案例
以一個10kV柱上臺區(qū)變配變系統(tǒng)(如下圖)為例，該臺區(qū)變有20多個終端用戶。在配電箱安裝一套配變智能終端，其可實時監(jiān)視配變低壓出線三相電流負載的變化情況。
在若干個用戶終端引入三相電纜，并接入KYYJ智能換相開關，用戶電源由三相開關引入(如下圖所示)，這樣用戶終端可使用三相電源中的任意一相，具體使用三相中的哪一相可由智能換相切換開關實時進行控制。
8.安裝與存儲注意事項
本章主要針對安裝，調試和維護人員，要求安裝人員應具備基本的電氣操作知識以及測試裝置及保護功能的豐富經驗。
▲ 警告!
■ 嚴格遵守企業(yè)和國家安全規(guī)范。工作在高電壓環(huán)境下要求嚴格的安全措施，以避免人員傷害和裝置損壞。
■ 裝置運行期間不要聯(lián)接電路，因為存在有危及安全的高電壓和大電流。
■ 打開包裝后，不要直接接觸電路。因為人與電路間可能存在有及安全靜電電位差，可能會導致人員傷害和裝置損壞。
■ 當開路測量信號時要使用合適的絕緣測試端子。存在危險的電壓和電流。
■ 禁止在開關運行期間插拔插件或拆除和連接電纜，危險的電壓和電流可也許是致命的。保護裝置的運行可能會被終止，測量回路可能會被損壞。
■ 裝置及測試裝置均應始終可靠接地，否則也許會損壞裝置，或引起人身傷害事故。
■ 禁止在裝置帶電時打開開關的前后面板。
▲ 警示!
■ 使用合格運輸包裝運送插件。處理插件時要始終佩戴防靜電護腕。防靜電護腕應與裝置地可靠連接。
■ 停電更換插件時要始終佩戴防靜電護腕。防靜電護腕應與裝置地可靠連接。
■ 在斷開和開關模塊相連接的電源電纜前，必須確認外部的電源開關已經斷開，以免危險發(fā)生。
■ 當相鄰的其他設備在運行時，必須嚴格確認被拆除裝置和其它運行裝置之間的安全距離，尤其對于一個不熟練的專業(yè)人員。
■ 更換插件后，必須檢查確保插件更換前后裝置配置及外部接線和更換前完全相同。一旦出現(xiàn)不同，斷路器意外動作或保護不正確動作都會帶來危險，同時現(xiàn)場人員也可能處于危險中。
■ 存儲
備用換相開關或插件應置于原有裝置包裝內或存放在干燥并清潔的房間里。存儲溫度范圍應符合相關標準技術參數(shù)要求，長期存儲推薦溫度范圍在-10°C ~40°C。
