低壓配電網(wǎng)三相不平衡的危害及解決對(duì)策研究低壓配電網(wǎng)三相不平衡的危害及解決對(duì)策研究

摘要：

隨著電力需求的不斷增長(zhǎng)和分布式電源的普及，低壓配電網(wǎng)三相不平衡問題日益突出。本文通過對(duì)低壓配電網(wǎng)中三相不平衡的原因和危害進(jìn)行深入研究，提出了一種基于主動(dòng)功率濾波器的解決對(duì)策，并通過仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該方法的有效性。

一、引言

低壓配電網(wǎng)是將高電壓變壓器輸出的電力通過變壓器進(jìn)行降壓、分配到各個(gè)用戶的系統(tǒng)。隨著家庭和企業(yè)對(duì)電力需求的不斷增長(zhǎng)，低壓配電網(wǎng)的負(fù)荷也越來(lái)越大。然而，由于電力供應(yīng)方式的特殊性及用戶負(fù)荷的不平衡，低壓配電網(wǎng)中普遍存在三相不平衡的問題。三相不平衡會(huì)導(dǎo)致電壓波動(dòng)、電流不均、電力質(zhì)量下降等一系列問題，嚴(yán)重影響著電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行。因此，對(duì)低壓配電網(wǎng)三相不平衡問題的深入研究具有重要意義。

二、低壓配電網(wǎng)三相不平衡的原因

低壓配電網(wǎng)中三相不平衡的原因主要有三個(gè)方面：用戶負(fù)荷不平衡、線路參數(shù)差異和負(fù)荷變化。

1.用戶負(fù)荷不平衡

低壓配電網(wǎng)的用戶負(fù)荷通常是不均勻的，不同用戶所需的電能和使用方式不同，導(dǎo)致低壓配電網(wǎng)中三相負(fù)荷不平衡。例如，照明負(fù)荷通常相對(duì)穩(wěn)定，而空調(diào)、電爐等大功率負(fù)荷的使用會(huì)導(dǎo)致瞬時(shí)負(fù)荷不平衡。

2.線路參數(shù)差異

低壓配電網(wǎng)中的線路長(zhǎng)度和導(dǎo)線截面積差異較大，導(dǎo)致電流在不同相之間流動(dòng)的阻抗不同，從而引起三相不平衡。此外，線路中的故障、接線錯(cuò)誤等也會(huì)造成三相不平衡。

3.負(fù)荷變化

低壓配電網(wǎng)中負(fù)荷的變化也會(huì)引起三相不平衡。在用戶負(fù)荷發(fā)生變化時(shí)，比如某個(gè)用戶的電量突然發(fā)生減少或增加，將導(dǎo)致三相電流不平衡，進(jìn)而引起三相不平衡。

三、低壓配電網(wǎng)三相不平衡的危害

低壓配電網(wǎng)中的三相不平衡會(huì)導(dǎo)致以下危害：

1.電壓波動(dòng)

三相不平衡會(huì)導(dǎo)致電壓的波動(dòng)，使得用戶設(shè)備的工作環(huán)境不穩(wěn)定。過高或過低的電壓會(huì)影響設(shè)備的正常使用，甚至導(dǎo)致設(shè)備損壞。

2.電流不均

三相不平衡會(huì)造成三相電流的不均勻分布，使得電流在線路和設(shè)備上的分布不均。不均勻的電流分布會(huì)導(dǎo)致線路和設(shè)備的發(fā)熱不均勻，影響其壽命和安全性。

3.電力質(zhì)量下降

三相不平衡會(huì)導(dǎo)致諧波電流的產(chǎn)生及擴(kuò)散，進(jìn)一步降低電力質(zhì)量。諧波電流會(huì)引起設(shè)備的振動(dòng)、噪音增加，甚至造成設(shè)備的損壞。

四、低壓配電網(wǎng)三相不平衡解決對(duì)策

針對(duì)低壓配電網(wǎng)中的三相不平衡問題，本文提出了一種基于主動(dòng)功率濾波器的解決對(duì)策。

主動(dòng)功率濾波器（ActivePowerFilter，APF）采用逆變器控制技術(shù)，能夠根據(jù)電網(wǎng)電壓和電流的波形進(jìn)行實(shí)時(shí)控制和補(bǔ)償。其工作原理是通過電路拓?fù)浜涂刂扑惴▽⒛孀兤鬏敵龅挠性垂β实扔谂c電網(wǎng)中的無(wú)功功率，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)中的諧波電流和不平衡電流的補(bǔ)償。主動(dòng)功率濾波器能夠迅速響應(yīng)電流的變化，實(shí)時(shí)跟蹤和補(bǔ)償非線性負(fù)載中產(chǎn)生的諧波電流和不平衡電流，從而提高低壓配電網(wǎng)的電力質(zhì)量。

五、仿真實(shí)驗(yàn)與結(jié)果分析

本文通過Matlab/Simulink軟件建立了低壓配電網(wǎng)的仿真模型，并分別模擬了三相負(fù)荷不平衡和三相不平衡補(bǔ)償?shù)那闆r。結(jié)果表明，通過主動(dòng)功率濾波器對(duì)低壓配電網(wǎng)進(jìn)行不平衡電流的補(bǔ)償，三相不平衡問題得到明顯改善，電流波形更加平穩(wěn)，電力質(zhì)量得到顯著提高。

六、結(jié)論

本文通過研究低壓配電網(wǎng)三相不平衡的原因和危害，提出了一種基于主動(dòng)功率濾波器的解決對(duì)策，并通過仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該方法的有效性。主動(dòng)功率濾波器可以實(shí)時(shí)補(bǔ)償?shù)蛪号潆娋W(wǎng)中產(chǎn)生的諧波電流和不平衡電流，提高電力質(zhì)量，保障低壓配電網(wǎng)的安全運(yùn)行。在未來(lái)的實(shí)踐中，應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)一步完善該方法，并推廣應(yīng)用于低壓配電網(wǎng)中總之，通過使用逆變器控制技術(shù)的主動(dòng)功率濾波器，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)中的諧波電流和不平衡電流的補(bǔ)償，進(jìn)而提高低壓配電網(wǎng)的電力質(zhì)量。本文通過Matlab/Simulink軟件的仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了主動(dòng)功率濾波器的有效性，結(jié)果表明，主動(dòng)功率濾波器能夠明顯改善低壓配電網(wǎng)中的三相不平衡問題，使電流波形更加平