1. 三相不平衡的危害

在低压配电网中，由于用电负荷复杂，地域广泛，且多为单相用电负荷，以及各用户用电习惯和用电负荷的随机性，使得低压配电网负荷三相不平衡问题始终存在。配电网三相负荷不平衡给电力系统和用户带来经济损失和风险。

图1：三相不平衡的危害

 2. 三相不平衡治理方法

以往电力部门通常采用手动换相的方法进行治理，但是由于配网负荷结构特征复杂，难以准确掌握其变化规律，无法达到实时性的要求，并且需要断电操作，实践证明人工换相存在费时、费力、时效性差、针对性差的缺点，不能很好地解决三相负荷不平衡问题。

ETCR5500换相开关式三相不平衡治理装置是一种实时、智能的自动负荷调控系统，对单相负荷接入进行实时、智能的自动换相控制，可以从根本上解决低压配电网三相不平衡问题，避免因三相不平衡导致的单相过载跳闸、高线损、末端低电压等问题发生。换相开关三相不平衡治理技术及装置已在国网、南网大量应用，治理成效显著，大幅为一线基层人工调相减负。

ETCR5500换相开关式三相不平衡治理装置由主控器和换相开关组成，如图2所示。主控器采集台区实时负荷数据；分析各换相开关的负荷电压、电流；形成并发送指令到换相开关。换相开关ETCR5500-PEX接受主控器的指令并执行指令。主控器与换相开关之间通过LORA无线通信或PLC载波通信或RS485通讯。

产品特点;

1）等电压0毫秒无缝换相技术，换相过程无电压暂降，不中断供电。

2）AI智能平衡搜索算法，精准定位不平衡点，确保各支路逐段平衡。

3）可靠的软硬件互锁技术，确保装置运行稳定可靠。

4）大幅降低中性线电流，有效提升末端电压。

5）超长寿命，不限日换相次数，大幅降低线损与变损，节能效果显著。

6）多种通信模块组合，保证了任何环境下台区全覆盖。

7）支持多种通信规约，实现数据上传、远程维护管理。

图2：ETCR5500换相开关式三相不平衡治理装置

 3. 台区情况

该台变额定容量200kVA，台区负荷波动较大，年平均负载率30.51%、年平均三相不平衡度48.54%;高峰期时负载率70.33%、三相不平衡度52.05%，中性线电流在60～120A之间，各相电流不平衡较大。该台区地理位于农村城镇，台变共输出2个支路，2个支路架空线路至到居民楼房后较多采用沿街单相走线。台区负荷类型：由居民晚上用电、小型加工厂、充电桩等组成。台区负荷情况：白天居民外出工作与劳作少用电，晚上是居民用电为主，还有部分负荷是凌晨充电桩使用给新能源车充电，所以晚上到凌晨段整体台区负载较高。但夜晚也是三相不平衡最严重的时段，高峰期重载相末端还存在电压低等情况，台区用电情况复杂，人工定期调相难以解决。

 4. 治理方案

通过对台区现场勘察及理论验证分析，决定采用换相开关式三相不平衡治理装置对该台区进行治理。制定治理方案如下：

该台区目前有两个低压支路，由一套CT计量。因此，该台区配置主控器 1台，换相开关8台。主控器采用杆上式固定安装，通过低压侧CT检测各相电流。根据该台区用户分布情况，8 台换相开关分布在各支路的首端、中端、末端，并在较大负荷的电表箱前安装一台换相开关，最终在 1 支路沿街安装3台换相开关，2 支路沿街安装5台换相开关，如图3所示为换相开关装置GIS地图，图4为主控器安装图，图5为换相开关安装图。8 台换相开关在 1 台主控器的控制下形成了一个小局域的智能负荷自动调度系统，整个台区负荷在有序的调度下实现三相负荷平衡分配。

图3：换相开关位置图

图4：主控器安装图

图5：换相开关安装图

 5. 治理效果分析

2024 年6月11日治理装置安装完毕，经检查接线无误后，于6月11日20时投入运行。调取台变二次侧出口处电压、电流趋势图，如图6所示，图中黄色线代表 A 相电流，绿色线代表 B 相电流，红色线代表 C 相电流，蓝色线为中性线电流。

装置投运前可以发现台区负荷C相重载，B相中载、A相轻载，且呈现周期性变化规律，台区三相电流不平衡严重。装置投运后可以发现，治理后台区三相负荷电流基本处于平衡状态，中性线电流由90A左右降至15A左右，三相不平衡度 20%以下，不平衡度基本处于稳定状态。

图6：治理前后台区电流趋势图

 治理前后台区负载趋势图，如图7所示，图中绿色线为平均负载率，紫色线为平均三相不平衡度。装置稳定运行一段时间后，调取生产指挥系统 2024 年 6 月日负荷数据，三相负荷趋于平衡，可以发现该台区日平均三相不平衡度由 48.66%下降至 19.56%，降幅达 58%。

图7：2024年6月台区负载趋势图

 2024 年 6 月 4 日,该台区最大三相不平衡度为87.57%(当日 17：45 分)，如图8所示时刻18:00 分、18:30 分该台区三相不平衡度分别为70.1%、71.97%，三相不平衡度超过 50%持续累计时间超过两小时，当日19：45分负荷回落之后，该台区的负荷的三相不平衡度才有所下降。17：45分同时也是当日负荷最大时刻，在夏高峰期间，三相不平衡度大于 50%且持续时间较长，有单相过载跳闸的风险。

图8 计量自动化系统 2024年6月4日台区负荷曲线（治理前）

 2024 年6月 19 日，该台区最大三相不平衡度为 58.45%（当日 07:15 分），如图9所示时刻08:15分该台区三相不平衡度下降至18.20%。在加装三相不平衡治理装置后，该台区可根据当前负荷情况实时动态调整三相负荷，三相不平衡度超过50%的持续时间不超过15分钟。当日19：30分为最大负荷点，此时不平衡度仅5.3%，可以有效避免因单相过载导致的跳闸情况。

图9 计量自动化系统 2024年6月19日台区负荷曲线（治理后）

 6. 总结

（1）该装置投运后显著降低了三相不平衡度，参考同等工况下该台变三相不平衡度由 48.7%降低至 19.5%左右，下降幅度 60%。。当负荷出现突变后，能够马上动态调整三相负荷，使其趋向平衡分布，可以大大降低因三相不平衡导致的单相过载跳闸风险。

（2）该装置投运后，中性线电流由平均90A降至平均15A，因此大幅降低线损与变损，节能效果显著。同时末端电压明显提升。

（3）该装置的应用极大地提高了电网的供电可靠性和电能质量，至今未出现低电压问题投诉，对于提高用户对电网公司品牌服务形象具有深远意义。

综上所述，该三相不平衡治理装置在现场应用中表现出良好的治理能力。该装置体积小、造价低、适应性强、可靠性高、效果好，对于全网范围内的三相不平衡问题治理都有极大的借鉴意义，具备广泛推广应用的可能性。

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