XY-Q200换相开关说明书

XY-Q200系列智能换相开关
技术使用说明书（V1.06）
广西星宇智能电气有限公司
GUANGXI XINGYU SMART ELECTRIC CO.,LTD
目录
第一篇行业背景 (1)
1.1 三相不平衡的概念 (1)
1.2 三相不平衡的危害 (1)
1.3 治理三相不平衡的传统方法 (2)
第二篇产品简介 (3)
2.1 系统概述 (3)
2.2 系统组成 (3)
2.3 系统功能 (3)
2.4 系统优势 (4)
2.5 技术参数 (4)
第三篇技术原理 (6)
3.1 平衡原理 (6)
3.2 不掉电换相原理 (7)
第四篇使用说明 (8)
4.1 XY-Q210主控开关使用说明 (8)
4.2 XY-Q220换相开关使用说明 (10)
4.3 手机APP软件 (12)
第五篇工程设计说明 (13)
5.1 结构与安装方式 (13)
5.2 安装方案 (16)
5.3 CT技术要求 (16)
5.4 系统安装接线图 (16)
第一篇行业背景
1.1 三相不平衡的概念
图1-1 三相负荷分时曲线图
1）定义
三相不平衡是指在电力系统中三相电流（或电压）幅值不一致，且幅值差超过规定范围。

造成三相不平衡的主要原因是三相负荷不均衡，属于基波负荷配置问题。

2）计算方法和规定
《国家电网公司企业标准（Q/GDW519-2010）配电网运行规程》中第8.7.4条规定：
不平衡度计算式：（最大电流–最小电流）÷最大电流×100%
国网标准：三相负荷不平衡度不应大于15%，只带少量单相负荷的三相变压器，中性线电流不应超过额定电流的25%。

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：
增加变压器损耗
增加线路损耗
配变出力减小，降低了配变利用率
变压器发热，严重时甚至会烧毁变压器
容易导致过压、低压，影响用电设备的正常工作
我国的低压配电网点多面广、结构复杂，并且随着人们生活水平的不断提高，负荷性质日趋多样化、负荷波动越发显著，使低压台区变三相不平衡问题越发突出。

而另一方面，治理三相不平衡的方法相对欠缺，很难从人力和技术上解决，导致三相负荷不平衡问题非常普遍，尤以农网最为严重。

1.3 治理三相不平衡的传统方法
通过人工改线调整负荷
这种方法使用率最高，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。

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，只能做到变压器低压侧三相电流近似平衡，不是从本质上实现负荷平衡。

通过APF有源滤波器补偿
APF有源滤波器除滤除谐波功能外，可对三相不平衡起到一定的补偿作用，但用这种方法成本高昂，同样不是从本质上实现负荷平衡。

综上：传统手段相对欠缺，而且投入大、效率低，不能从根本上解决三相不平衡问题。

第二篇产品简介
2.1 系统概述
XY-Q200系列智能换相开关是广西星宇智能电气有限公司研发的一套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，以及由三相不平衡带来的众多安全隐患。

2.2 系统组成
XY-Q200系列智能换相开关包括XY-Q210主控开关和XY-Q220换相开关：
XY-Q210主控开关是是集采样、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。

XY-Q220换相开关是集采样、运算、通信、相序切换功能于一体的智能投切装置。

图2-1 XY-Q210主控开关图2-2 XY-Q220换相开关
2.3 系统功能
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≤20ms，不中断用
户供电，不会引起常用电器的复位和重启动，也不会对电器产生损害。

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。

降低线路损耗
有效减小中性线电流，从而减小中性线的损耗及相线的损耗。

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。

保护低压配网安全运行
避免中性线电流长期过大导致的发热和老损，避免变压器等配电设备烧毁的隐患。

2.4 系统优势
免维护、免管理
系统投运后无需专人维护和管理，节省人力物力，提高效率
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≤20ms，不会导致供电中断
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
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≤8W
2.5 技术参数
表2-1 产品技术参数
分类参数名称换相开关主控开关
电气参数
接线方式三相四线制三相四线制额定电压AC380V/220V AC380V/220V 额定电流90A/120A --
额定频率50Hz 50Hz
额定绝缘电阻>100MΩ>100MΩ
额定工频耐受电压 2.5kV 2.5kV
额定冲击耐受电压5kV 5kV
载波通信频率421kHZ 421kHZ
性能指标
换相时间≤20ms --
机械寿命10万次--
电流/电压采样精度0.5级0.5级稳定通信距离≤1500米≤1500米防护等级IP54 IP54 SOE存储容量128条128条录波存储容量-- 64M
使用环境使用工况户外户外
环境温度-10℃ ~ 55℃-10℃ ~ 55℃海拔≤3000m ≤3000m
第三篇技术原理
3.1 平衡原理
1）原理概述
图3-1 系统拓扑图
每个支路的始端均安装一台主控开关，负责监测三相不平衡信息，并下发调节命令；支路沿线在用户前端安装换相开关，可监测自身带载回路的负荷信息，并根据主控开关下发的换相命令进行相应换相操作。

2）智能组网
XY-Q200系列智能换相开关采用电力载波的方式进行通信，每个主控开关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，主控开关作为主机，换相开关作为从机。

本系统针对多主控开关共网的模式，开发了独特的智能组网机制——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）算法原理
基于数学递归逻辑的平衡算法原理
当主控开关监测到自身支路的不平衡度超过设定值时，就会启动平衡逻辑算法。

每个用户的用电负荷都不一样，每个支路的不平衡度也不尽相同，本系统基于数学递归逻辑算法的原理，结合调平衡需求和各换相开关的负载大小，进行逻辑组合运算，求解出最
优策略。

基于支路平衡策略的平衡算法原理
每个支路中的主控开关运算出最优策略后，会命令该支路中的换相开关进行相应的换相操作，从而实现本支路平衡。

台区内每个分支都达到三相平衡状态，即可实现变压器三相平衡。

3.2 不掉电换相原理
不掉电换相的实质就是在极短的时间内完成相序的切换，实现基础如下：
1）动作元件
XY-Q220换相开关，采用永磁继电器作为动作元件。

永磁继电器具有带载能力强、功耗小、动过速度快、损耗小、运行可靠、成本低等特点。

基于永磁继电器的特性，换相开关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。

通过大量的理论调研和实测验证，30ms的掉电时间不会导致用电设备掉电，而XY-Q220换相开关换相时间≤20ms，完全满足应用需求。

2）过零换相
为保证寿命，换相开关采用过零投切技术，以将投切对动作元件的损伤降到最小。

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。

第四篇 使用说明
4.1 XY-Q210主控开关
1）端子定义
图4-1 XY-Q210主控开关 表4-1 XY-Q210主控开关端子定义
编号 定义 功能描述
电流端子
1 I A A 相电流互感器输入 额定输入电流5A
2 I A ’ A 相电流互感器输出 3
I B B 相电流互感器输入
4 I B ’ B 相电流互感器输出
5 I C C 相电流互感器输入
6 I C ’ C 相电流互感器输出 7-12
/
备用
电压端子
13 FG 机壳地
14-23 / 备用
24 U A A相电压
额定输入电压
AC220V
25 / 备用
26 U B B相电压
27 / 备用
28 U C C相电压
29 / 备用
30 U N零线（N相）
2）参数设置说明
CT变比设置
主菜单>参数设置>变比设置，输入变比参数。

时间设置
主菜单>参数设置>时间设置，通过‘♦’、‘◆’选择修改的项目，通过‘☐’、‘❑’修改数据。

地址设置
每台换相开关都拥有唯一的逻辑地址，地址码标签粘贴于换相开关外壳上，一个系统中每台换相开关的地址均需要输入到主控开关。

设置方法有以下两种：
通过手机APP设置：
通过配套的手机APP扫描换相开关上的地址标签条形码，将地址数据录入手机内。

然后手机通过WiFi与主控开关连接，将地址数据传输至主控开关内。

手动设置：
主菜单>参数设置>通信设置，按‘❑’键添加地址，输入地址号，然后按‘确认’键，输入密码88完成设置。

3）操作密码
操作密码出厂默认值为88。

4）按键功能
按键名称功能
取消返回上一级菜单或进入装置正常运行状态
确认进入下一级菜单或确认操作
‘☐’、‘❑’移动光标，修改数据
‘♦’、‘◆’移动光标，页面切换
5）信号指示灯
名称颜色说明
运行绿色装置正常运行时闪烁，每秒一次
告警红色主控开关故障或者检测到故障时，手动清除
6）菜单操作
液晶显示器采用160×160点阵式背光液晶显示屏。

装置上电后将进行自检，最后进入初始化界面。

在初始化界面状态下，按‘☐’、‘❑’、‘♦’、‘◆’、‘确认’均可进入主菜单，菜单目录结构如图4-2所示：
图4-2主控开关液晶菜单结构图
4.2 XY-Q220换相开关
1）端子定义
图4-3 XY-Q210换相开关端子图
表4-2 XY-Q220换相开关端子定义
编号定义功能描述
输入1 A A相输入端
2 B B相输入端
3 C C相输入端
4 N N相输入端
输出 5 L L相输出端（火线）2）初始状态设定
现场安装完成后，在系统上电之前，需将初始状态设置旋钮旋转至对应相序（建议与用户原接的相序保持一致）。

注：初始状态设置旋钮只用于上电启动逻辑，系统上电启动完成后，初始状态设置旋钮就会失效。

图4-4初始状态设置旋钮示意图
3）信号指示灯
名称颜色说明
a1 黄色
b1 绿色
初始相位指示灯，长亮或者长灭c1 红色
off 蓝色常亮时表示三相初始状态全部断开
A 黄色
B 绿色
合闸相位指示灯，长亮或者长灭
C 红色
运行绿色装置正常运行时闪亮，300ms一次
告警红色故障告警，手动清除
4.3 手机APP软件
手机通过WIFI与主控开关连接，对设备进行调试巡检，简化运维。

图4-5 操作界面图4-6 调试界面图4-7 巡检界面
第五篇工程设计说明5.1 结构与安装尺寸
XY-Q210主控开关外形尺寸
图5-1 XY-Q210主控开关外形尺寸
XY-Q210主控开关安装尺寸
图5-2 XY-Q210主控开关安装尺寸
XY-Q220换相开关外形尺寸
图5-3 XY-Q220换相开关外形尺寸XY-Q220换相开关安装尺寸
图5-4 XY-Q220换相开关安装尺寸
5.2 安装方案
1）设计原则：
以支路为单位配置主控开关及换相器
换相开关安装数量按台区变压器容量及用户数综合确定
90A换相开关带4户用户，120A换相开关带6户用户（可按用户负荷调节）2）换相开关安装位置示例
图5-5 换相开关安装位置示例
5.3 CT技术要求
主控开关需要通过三相CT采集变压器出口端/分支始端的电流信号。

三相CT技术要求：开合式、二次额定电流5A，精度0.5级。

5.4 系统安装接线图
图5-6系统安装接线图
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