换相开关型三相不平衡自动调整装置

行业背景

1.1.3现状

     我国的低压配电网点多面广、结构复杂、负荷性质多样、负荷变化波动大。并且随着人们生活水平的不断提高，大功率用电设备越来越多，用户的用电水平和用电规律参差不齐，再加上治理三相不平衡的方法相对欠缺，管理不到位，导致三相负荷的不平衡问题日益突出，严重影响着供电质量以及低压配网运行的安全性。三相不平衡问题亟待得到解决。 

1.2 三相不平衡的危害

     三相负载不平衡问题对电力系统、用户供电等都带来了严重的危害，主要表现在以下几个方面：

     1.增加变压器损耗

     2.增加线路损耗

     3. 配变出力减小，降低了配变利用率

     4.变压器发热，严重时甚至会烧毁变压器

     5.容易导致过压、低压，影响用电设备的正常工作

     目前我国低压配网三相不平衡问题非常普遍，损耗高、缺陷多，运行可靠性差，威胁电网安全运行，尤以农网三相不平衡问题较为突出。

1.3 三相不平衡治理的传统方法

     传统治理三相不平衡的手段相对欠缺，而且投入大、效率低、不能从根本上解决三相不平衡问题，传统主要解决方法如下：

1、通过人工改线调整负荷

     这种方法使用率较高，但其人力投入大，需切断用户供电，而且难以长期适应负荷的变化规律。
2、通过SVG静止同步补偿器补偿

     SVG静止同步补偿器可以对三相不平衡进行补偿，但这种方法成本高，而且不能做到真正的负荷平衡。

3、通过APF有源滤波器补偿

     APF有源滤波器可以滤除谐波，并对三相不平衡起到一定的补偿作用，但这种方法同样是成本高，而且也不能做到真正的负荷平衡。

     GTS-10000台区三相不平衡调整装置（换相开关型）是一款用于治理三相不平衡的产品。它适用于三相四线制的380V/220V低压配电系统，能够在不中断用户供电的情况下根据不平衡度自动调节三相负载，克服传统依靠人工改线来调节三相不平衡的缺点。本产品可有效降低由三相负载不平衡所导致的变压器损耗、线路损耗，克服某相过流、末端低压等情况，以及由三相不平衡所带来的众多安全隐患。

     GTS-10000台区三相不平衡调整装置（换相开关型）由GTS-11000智能中控器和GTS-12000智能三相换相开关组成：

1.GTS-11000智能中控器

     GTS-11000智能中控器是自动平衡系统的“大脑”，是集采样、运算、通信、人机交互、智能组网、平衡逻辑算法于一体的智能控制装置。

2.GTS-12000智能三相换相开关

     GTS-12000智能三相换相开关是自动平衡系统的执行机构，是集采样、运算、通信、相序切换功能于一体的智能投切装置。

2.3 系统功能

1、自动平衡三相负载

     实时监测三相不平衡度，并根据不平衡度自动调节三相负载，换相时间较大只需25ms，不会中断用户供电。

2、降低变压器损耗

     使变压器处于对称运行状态，有效降低了变压器损耗。

3、降低线路损耗

    可有效减小中性线电流，从而减小了中性线的损耗，同时也减小了相线的损耗。

4、解决低压、过压问题

     解决由三相不平衡所导致的低压、过压的问题，避免因过压烧坏用电设备或因低压影响用电设备的正常运行。

5、保护低压配网安全运行

     避免由于中性线电流长期过大而导致的发热和老损，以及避免了变压器等配电设备烧毁的安全隐患。

2.4 系统优势

1、免维护、免管理
     1）系统投运后无需专人维护和管理，节省人力物力，提高效率

2、自动换相，不需中断用户供电

     1）自动换相，无需人工参与

     2）换相时间≤25ms，不会导致供电中断
3、可靠的相间防短路技术

     1）可靠的硬件闭锁技术，防止多个相序同时接通

     2）多重软件算法，智能预防相间短路

4、开关元件不耗电，装置功耗小

     1）采用永磁继电器机构，无压运行

     2）装置运行功耗小

2.5 技术参数

3.1 智能平衡原理
3.1.1原理概述

     1.台区内始端均安装一台GTS-11000中控器；

     2.每个支路下面安装若干台GTS-12000换相开关（根据需要来选装）；

     3.换相开关实时监测自身带载回路的电流电压大小；

     4.中控器与换相开关之间通过电力载波的方式进行通信；

     5.中控器实时监测支路的不平衡度，并结合该支路各换相开关的负荷大小，运算出较优调平策略，实现支路平衡，实现变压器平衡。

3.1.2智能组网

     GTS-10000台区三相不平衡调整装置（换相开关型）采用电力载波的方式进行通信，每个中控器只负责与其同支路的换相开关进行通信，一个支路构成一个子系统，中控器作为主机，换相开关作为从机。

     本系统针对多中控器共网的模式，开发了独特的智能组网机制，即抢占式分时通信机制，该机制避免了不同支路之间的载波通信的冲突和干扰，实现了智能组网功能。

3.1.3基于支路平衡策略的平衡算法原理

     支路平衡。台区内如果每个三相的分支都达到三相平衡状态，那么变压器也会处于三相平衡状态，这就是基于支路平衡策略而实现台区平衡的原理。

3.2 不掉电换相原理

     本系统实现了不掉电换相的功能，换相过程中不会导致用户供电的中断，保证了供电质量。

     过零投切技术基于“电流过零切除，电压过零投入”的原则，可以达到冲击极小、电弧极小的效果。

     实际上，通过大量的理论调研和实际测试验证，30ms的掉电时间不会导致用电设备掉电，而GTS-12000智能换相开关换相时间小于20ms，完全满足要求。

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