Распределительные электрические сети низкого напряжения характеризуются несбалансированным электропотреблением, обусловленным несимметрично-несинусоидальными режимами работы, что приводит к ухудшению качества электрической энергии, росту дополнительных потерь активной мощности и электрической энергии (ЭЭ). Измерения и расчеты несбалансированных режимов осуществлены в распределительных электрических сетях низкого напряжения Республики Камерун города Дуала в связи с отсутствием в республике исследований несбалансированных режимов. В статье использованы методы теории электрических цепей, имитационного и численного анализа, а также технологии MATLAB и Excel. Произведена модернизация существующего специализированного балансирующего устройства (БУ) и предложено новое техническое средство балансирования, имитационная модель которого исследована в программном комплексе MATLAB/Simulink. Основой предлагаемого устройства является микроконтроллер, управляющий потоками симметричных составляющих основной частоты напряжения электропитания и дополнительными потоками, обусловленными гармоническими искажениями. На основе измерений параметров электрической энергии в действующих электрических сетях низкого напряжения г. Дуала рассчитаны показатели небаланса при отсутствии разработанной модели БУ и при имитационном моделировании интеграции этого устройства в исследуемую электрическую сеть. Показано, что в этой сети показатель качества ЭЭ по дополнительной прямой последовательности от гармонических искажений превышает допустимое значение в 2,6 раза, а показатель, характеризующий дополнительные потери мощности, – почти в 3 раза. Установлено, что при имитационном подключении балансирующего устройства качество электрической энергии повышается более чем на 97%, а ее потери снижаются на 65%. Годовая экономия при имитационном внедрении БУ в исследуемой сети может достигать более $378852. Полученные результаты могут представлять интерес для руководства сетевой компании г. Дуала, а также научных работников, занимающихся исследованиями в области качества ЭЭ. / Low-voltage distribution grids are highly susceptible to load unbalance caused by asymmetric and non-sinusoidal operating conditions. This unbalance degrades power quality and significantly increases active power and energy losses. To address the critical lack of empirical research on load unbalance in the region, the authors conducted field measurements and calculations in the operational low-voltage power distribution grids of Douala, Republic of Cameroon. This study employs electrical circuit theory, simulation, and numerical analysis, using MATLAB/Simulink and Excel spreadsheet-based modeling. A novel technical balancing device (BD) was developed by upgrading an existing design, and its performance was investigated using a MATLAB/Simulink simulation model. The proposed BD features a microcontroller-based control system that regulates the symmetrical components of the fundamental supply voltage and mitigates harmonic distortion. Based on power parameters measured in the operational low-voltage distribution grids of Douala, the authors evaluated load unbalance indicators for both the baseline scenario (without the proposed balancing device) and the simulated integration of this device into the grid. Baseline analysis revealed that the positive-sequence harmonic distortion exceeded permissible power quality limits by a factor of 2.6, while additional power losses were nearly threefold higher than standard levels. Conversely, the simulated integration of the proposed BD improved power quality indices by over 97% and reduced active power losses by 65%. Economic analysis indicates that implementing this control system could yield annual savings exceeding $378,852. The findings provide valuable practical insights for local utility operators in Douala and contribute to the broader research on power quality optimization in developing distribution networks.
