配電變壓器負(fù)荷不平衡對(duì)系統(tǒng)的影響

孔衛(wèi)東

近年來(lái)，配電變壓器負(fù)荷不平衡已經(jīng)逐漸成為一個(gè)人們?yōu)橹_的問(wèn)題，因?yàn)樗苯雨P(guān)系到人們的日常生活。雖然在低壓線路改造這方面人們已經(jīng)做出了努力和進(jìn)步，但是，由于對(duì)負(fù)荷不平衡的忽略或者說(shuō)不夠重視，導(dǎo)致它已經(jīng)產(chǎn)生了相當(dāng)?shù)奈：屯{。對(duì)于變壓器負(fù)荷不平衡對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生的影響，我們不得不加以重視，并分析其原因，進(jìn)一步找出解決方案。

1.負(fù)荷不平衡帶來(lái)的危害

線損增加。線損增加體現(xiàn)在兩個(gè)方面。第一個(gè)是變壓器的損耗?？蛰d損耗以及負(fù)載損耗是配電變壓器損耗的兩個(gè)組成部分?？蛰d損耗與配電變壓器的運(yùn)行電壓有關(guān)系，運(yùn)行電壓的變化會(huì)帶來(lái)空載損耗的變化。在通常情況下，配電電壓器的運(yùn)行電壓基本上沒(méi)有什么變化，也就是說(shuō)，對(duì)于空載損耗的影響不大。而負(fù)載損耗是與通過(guò)的電流呈一定的比例關(guān)系。準(zhǔn)確的來(lái)說(shuō)，負(fù)載損耗與通過(guò)電流的平方成正比。在輸送容量相同的情況下，由于三相負(fù)荷的不平衡，導(dǎo)致了變壓器的損耗增加。第二個(gè)方面是線路的損耗。大家都知道，在電流通過(guò)線路時(shí)，會(huì)產(chǎn)生功率的消耗。功率的消耗與變壓器三相的不平衡有著密切的關(guān)系。不平衡度越大，功率的消耗就越大。線路的損耗也就越大。

變壓器的利用率降低。變壓器的出力是變壓器利用率的衡量指標(biāo)。變壓器三相繞組的結(jié)構(gòu)性能是相同的，按照正常情況來(lái)說(shuō)，三相間的平衡可以保證變壓器的出力達(dá)到最大，從而使得變壓器的利用率最大。當(dāng)三相的負(fù)荷不平衡時(shí)，每相的最大負(fù)荷值就有所不同。變壓器會(huì)以能承受最大負(fù)荷的那個(gè)繞相所能承受的負(fù)荷為限。這樣就降低了配電變壓器的最大負(fù)荷值，在嚴(yán)重的情況下，如果變壓器三相的負(fù)荷不平衡過(guò)大，使繞組的結(jié)構(gòu)容易受到損壞。所以說(shuō)，過(guò)載就會(huì)帶來(lái)變壓器被燒壞的后果。這使得變壓器的利用率大大降低。

零序電流帶來(lái)的威脅。當(dāng)配電變壓器的不平衡程度到達(dá)一定程度時(shí)，零序電流就很容易產(chǎn)生，零序電流通常集中在變壓器的鐵心中，隨后會(huì)產(chǎn)生零序磁通。零序磁通會(huì)在變壓器的相關(guān)結(jié)構(gòu)下構(gòu)成通路。構(gòu)成通路以后便帶來(lái)了麻煩。因?yàn)?，變壓器的這些結(jié)構(gòu)在設(shè)置時(shí)并沒(méi)有考慮導(dǎo)磁這些因素。由于零序磁通所帶來(lái)的磁通量無(wú)法通到變壓器外，只能在變壓器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)中造成危害，比如說(shuō)造成磁滯和渦流損耗。該文原載于中國(guó)社會(huì)科學(xué)院文獻(xiàn)信息中心主辦的《環(huán)球市場(chǎng)信息導(dǎo)報(bào)》雜志http：//www.ems86.com總第539期2014年第07期-----轉(zhuǎn)載須注名來(lái)源由此帶來(lái)的后果是，通過(guò)線路所消耗的功率增加，于是變壓器再次面臨損耗的威脅，因?yàn)樽儔浩鞯膬?nèi)部金屬結(jié)構(gòu)已經(jīng)升高，變壓器很有可能被燒壞。

電壓的不平衡。電壓的不平衡也是由三相負(fù)荷不平衡所導(dǎo)致。三相負(fù)荷不平衡時(shí)，每相通過(guò)的電流也就不一樣，導(dǎo)致電壓降就也不一樣。通過(guò)電流大的，電壓降就相應(yīng)比較大，通過(guò)電流小的，電壓降就相應(yīng)的也就比較小。電壓降就不一樣造成每相的電壓不用，這已經(jīng)開(kāi)始影響三相負(fù)荷的不平衡。變壓器的出力已經(jīng)變得不穩(wěn)定，電能也在一個(gè)起伏的狀態(tài)。換句話說(shuō)，電能的質(zhì)量也受到了影響。用戶的照明生活肯定也受到了干擾。

輸出功率降低，繞組溫度升高。當(dāng)變壓器負(fù)荷不平衡導(dǎo)致電壓輸出不同以后，感應(yīng)電動(dòng)機(jī)中會(huì)產(chǎn)生逆序磁場(chǎng)。就字面上理解，逆序磁場(chǎng)肯定與正序旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相對(duì)應(yīng)。逆序磁場(chǎng)有著一定的阻礙作用，但是，它無(wú)法完全消除正序旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的強(qiáng)大力量。換句話說(shuō)，電動(dòng)機(jī)在正，逆序旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的共同作用下做正序旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。由于逆序旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的阻抗小，因此逆序旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的電流就比較大，電流增大以后，通過(guò)線路的功率就增加。電動(dòng)機(jī)的輸出功率會(huì)降低。每相的繞組溫度就會(huì)升高，與前面所分析的內(nèi)容一樣，溫度升高會(huì)帶來(lái)變壓器被燒壞的危險(xiǎn)，容易出安全事故。

2配電變壓器負(fù)荷不平衡對(duì)系統(tǒng)影響的原因分析

對(duì)三相負(fù)荷不平衡的重視不夠。在比較早的時(shí)間里，大家潛意識(shí)里已經(jīng)意識(shí)到三相負(fù)荷不平衡可能會(huì)帶來(lái)的危害，但由于一味的在低線路改造方面做努力，忽略了負(fù)荷平衡的因素。管理人員沒(méi)有按照規(guī)定去執(zhí)行，在負(fù)荷平衡問(wèn)題上缺乏監(jiān)測(cè)的自覺(jué)性和審查力度。通常，它們普遍認(rèn)為，只要線路沒(méi)問(wèn)題，電壓能供應(yīng)，不出安全事故，不影響用戶的日常照明生活就可以了，沒(méi)有重視負(fù)荷不平衡可能帶來(lái)的潛在的危險(xiǎn)，缺乏自覺(jué)性。

單向用電設(shè)備的增加。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們的生活水平逐漸提高。單相用電設(shè)備的普及程度以及使用頻率也因此增加。單相用電設(shè)備通常是指一些功率比較大的電器。比如空調(diào)。這些設(shè)備有諸多優(yōu)點(diǎn)。安全方便，節(jié)能環(huán)保，很受大部分家庭用戶的喜愛(ài)。但是，這些電器的功率比較大，所以需要使用單相電源，這樣更能滿足這些設(shè)備的需求。但是，當(dāng)單相電源承載的電量過(guò)大時(shí)，會(huì)造成對(duì)負(fù)荷不平衡的負(fù)面影響。也就是說(shuō)，負(fù)荷不平衡的程度加大。

3.解決辦法

對(duì)于基礎(chǔ)資料的完善。對(duì)于任何事情，如果想解決好，必須先得有足夠的了解。我們可以組織人專門(mén)針對(duì)用戶各相的負(fù)荷情況做一個(gè)報(bào)表，便于分析。這個(gè)表需要及時(shí)的更新。比如新增的用戶或者新的負(fù)荷數(shù)據(jù)。通過(guò)嚴(yán)格的檢查，保證變壓器的負(fù)荷平衡。

加強(qiáng)用電管理。管理人員在了解了負(fù)荷平衡的重要性后，就應(yīng)該在這方面做出改革。管理人員要熟悉情況，對(duì)于負(fù)荷的調(diào)整與分配情況要有一定的把握與策略、

由于配電變壓器的負(fù)荷不平衡問(wèn)題已經(jīng)成為一個(gè)困擾，因此對(duì)于它的探討和解決方案的研究也就很有價(jià)值。這是一個(gè)長(zhǎng)期并且很艱難的過(guò)程，我們必須要堅(jiān)持下去，這對(duì)于變壓器效率的提高和安全性的保障很有意義。我們要努力把它做好。

（作者單位：國(guó)網(wǎng)山東鄄城縣供電公司）