配电网的三相不平衡问题对电能质量带来了严峻的挑战,单相负荷的用电随机性、非线性负载的冲击、新能源发电并网等因素加剧了三相不平衡的调节难度。负荷换相可有效缓解三相不平衡,该方法基于换相装置和换相策略调整单相用户接入馈线的相序,从而达到三相相对平衡的目的。但是,现有的换相策略大多只考虑交换负荷的相序,而分布式发电注入台区的相序对三相不平衡的影响却鲜有人问津;并且目前的负荷换相装置大多存在几毫秒的换相延时,易造成短时断电,影响用电安全。有鉴于此,本文提出一种新的换相方法:既交换用电负荷的相序,又控制分布式发电注入台区的相序,利用分布式发电抵消部分不平衡负荷,减少换相次数、降低三相不平衡度;设计并制作了一套零毫秒延时的负荷自动换相装置,利用三相交流电相位差和晶闸管互锁的特性,在线电压过零点处自然换相,从而实现0ms换相,负载不断电。首先分析了三相不平衡的概念,在Matlab/Simulink上仿真了台区的三相不平衡,阐述了其原因与危害,并讨论了负荷换相方案。其次建立了以三相不平衡度最小、换相次数最少和分布式发电参与度最高的换相目标,使用改进的松鼠搜索算法求解目标函数,并在Matlab仿真中验证了该策略的有效性。然后以GD32F103RCT6单片机为核心制作了一套包含换相控制终端和换相开关的自动换相装置,换相控制终端负责计算并发出换相命令,换相开关负责接收命令、执行换相。最后,在配电实验室搭建了试验平台验证换相装置的性能,并在恩施电网某配电台区进行了测试。实验结果表明:提出的换相策略在分布式发电参与换相的情况下能减少7次换相次数,三相不平衡度降幅为66.26%;在配电实验室中,制作的换相控制终端能计算并发送换相命令,换相开关能做到0ms换相、用户不断电,三相不平衡度降幅为62.97%;在台区测试中,换相装置可将台区三相不平衡度控制在国标规定的15%以内。