淺析配電變壓器三相負(fù)荷不平衡的原因及技術(shù)補(bǔ)救措施

作者 / 劉洪峰、徐風(fēng)葉，國網(wǎng)山東省電力公司平原縣供電公司

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淺析配電變壓器三相負(fù)荷不平衡的原因及技術(shù)補(bǔ)救措施

作者 / 劉洪峰、徐風(fēng)葉，國網(wǎng)山東省電力公司平原縣供電公司

本文著重分析了變壓器三相電流負(fù)荷不平衡情況下產(chǎn)生的惡劣影響、原因、負(fù)荷不平衡時的補(bǔ)救辦法等，就此三方面進(jìn)行探析。

變壓器；電流不平衡；電壓質(zhì)量；防范對策

引言

配電變壓器的三相負(fù)荷是否平衡，一方面關(guān)系到變壓器運(yùn)行時的電流穩(wěn)定性以及其可靠性，另一方面還關(guān)系著低壓線路的線損率和電壓合格率等情況，因此三相負(fù)荷是否平衡決定著變壓器能否正常合格安全運(yùn)行。近年來公司改造工程多是把配置變壓器移動到負(fù)荷中心，然后改造低壓線路、整改下戶線路，盡管公司對三相電壓負(fù)荷不平衡問題下達(dá)了整改力度，但是這種現(xiàn)象仍然沒有被運(yùn)維人員引起足夠的重視。

1. 三相負(fù)荷不平衡所造成的嚴(yán)重情況

■1.1 低壓線損率嚴(yán)重偏高

（1）當(dāng)?shù)蛪号渚W(wǎng)負(fù)荷電流在流過導(dǎo)線時會在導(dǎo)線上出現(xiàn)功率損耗，而且這種損耗程度與配電變壓器三相負(fù)荷不平衡時的電壓電流成正比，導(dǎo)致三相負(fù)荷不平衡率越高，其配網(wǎng)線損率就越嚴(yán)重。

（2）變壓器的有功功率損耗增加

一般情況下，配電變壓器的功率損耗包含兩種，即空載損耗及負(fù)載損耗，配變變壓器的空載損耗是根據(jù)變壓器運(yùn)行時的電壓決定，當(dāng)變壓器承受的電壓發(fā)生變化時，其空載損耗也會發(fā)生變化，但是在常規(guī)情況下，都會把這種損耗看作是一個不變的常量。但是負(fù)載損耗與前者有所不同，負(fù)載損耗是隨著變壓器，負(fù)載電流的變化而變化，而且它與負(fù)載電流的平方呈正比，受運(yùn)行環(huán)境的影響也很大，當(dāng)環(huán)境溫度高于75°C。負(fù)載損耗與溫度成反比，在變壓器三相負(fù)載不平衡時，那么其損耗就會增多。

■1.2 變壓器的零序電流的增大會導(dǎo)致局部溫度升高

零序電流產(chǎn)生的原因之一就是因?yàn)槿嘭?fù)荷不平衡，這種零序電流可以隨著不對稱程度的大小而發(fā)生變化，不對稱的情況越明顯，那么這種電流就會越大。零序電流能夠在變壓器的鐵心里面產(chǎn)生一種零序磁通，它可以穿過鋼制的結(jié)構(gòu)件，也可以通過油箱壁，從而形成了通路。但是很多機(jī)械設(shè)計者在進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)件設(shè)計的時候沒有考慮到磁通這種現(xiàn)象，因此最終引起了磁滯或者渦流損耗，這也就是為什么變壓器的部分金屬構(gòu)件會發(fā)熱的原因，而且還導(dǎo)致了變壓器的功率損耗增多，更嚴(yán)重的時候很可能會燒毀變壓器。

■1.3 造成配電變壓器不安全運(yùn)行

配電變壓器的電阻是平行設(shè)計，而且每個繞組的結(jié)構(gòu)性能是一樣，所以最大出力必須不能超過三相負(fù)荷中的最大一相的額定容量，但是在負(fù)荷不平衡的時候，出力就會因此受到很大的局限，最大值變最小值，過載能力明顯降低，如果是在嚴(yán)重不平衡的情況時，很容易因某相負(fù)荷過載而導(dǎo)致過熱燒壞其變壓器繞組。

■1.4 影響配網(wǎng)電能的質(zhì)量

倘若三相負(fù)荷不平衡，變壓器的各相電流就會不同，所以每一相內(nèi)的電壓降就會不一樣，相比之下，負(fù)載電流大相電壓降就會越大，負(fù)載電流越小相的電壓降就會越小，這種情況產(chǎn)生了不對稱的輸出電壓，中性點(diǎn)會飄移。

■1.5 輸出功率的降低引起繞組溫度的升高

三相負(fù)荷不平衡產(chǎn)生的三相電壓相互不對稱，這種現(xiàn)象很容易造成配電變壓器的鐵芯產(chǎn)生逆序磁場，因此就配電變壓器只能在有的磁場里面工作。因此配電變壓器的運(yùn)行不隨磁場的變化而變化，但是變壓器的逆序阻值相對比較小，所以逆序的電流比較大。逆序電流以及逆序磁場會導(dǎo)致很大的逆序力矩，配電變壓器的輸出功率就會降低，繞組溫度升高，使得配電變壓器不能夠安全運(yùn)行。

2. 引起三相負(fù)荷不平衡的因素

■2.1 沒有重視三相負(fù)荷不平衡這個問題

運(yùn)維管理人員不理解配電變壓器三相負(fù)荷不平衡嚴(yán)重后果，在日常的工作以及運(yùn)行維護(hù)中沒有按照公司規(guī)定，沒有認(rèn)真完成自己應(yīng)做的工作，規(guī)定中明確指出變壓器低壓出口處電流的不平衡程度的最高限度就是10%，主要的分支干線以及所有的地壓主干線首端的不平衡程度的最高限度是20%，變壓器中的中性電流最大不能高于低壓側(cè)額定電流的四分之一。運(yùn)維管理人員因?yàn)橹匾暢潭炔粔颍瑳]有嚴(yán)格按照運(yùn)行規(guī)程明確規(guī)定進(jìn)行核對調(diào)整，很多都是只要線損在允許的范圍之內(nèi)、按照時間規(guī)定將電費(fèi)收取上來、沒有出現(xiàn)安全事故就當(dāng)作是進(jìn)了自己應(yīng)盡的職責(zé)，從而不再進(jìn)行徹底的分析和檢查，造成配電設(shè)備運(yùn)維監(jiān)管力度不夠。

■2.2 季節(jié)影響或者是臨時用電突發(fā)負(fù)荷情況

在夏季和冬季由于天氣的原因很多用電客戶使用大功率耗電電器，從而造成配電變壓器三相負(fù)荷不平衡。

■2.3 存在大量的單相用電設(shè)備的使用

以前居民用電的用途主要是電燈進(jìn)行采光照明，就算這種情況下三相負(fù)荷有所不平衡，但是這個用電設(shè)備所造成的電能損失也是很有限的，但是現(xiàn)如今經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，人們增加了很多的用電設(shè)備，工廠里面、家庭里面，大功率用電設(shè)備已經(jīng)在居民區(qū)非常普遍，很多用戶因?yàn)樯钣^念發(fā)生了翻天覆地的變化、也有的家庭因?yàn)榻?jīng)濟(jì)能力有提高，家庭設(shè)備幾乎全部電氣化，比如取暖、制冷、做飯、燒水、洗衣服等等，這些設(shè)備在給大家?guī)肀憬莸耐瑫r也加重了單相負(fù)載，所以造成了配電變壓器三相負(fù)荷不平衡。

■2.4 統(tǒng)計數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確

運(yùn)維管理人員前期繪制的配電變壓器的網(wǎng)絡(luò)圖或者負(fù)荷圖等相關(guān)的數(shù)據(jù)，可能會由于住戶的變更、電能表的更換等原因，使得數(shù)據(jù)有所變動，但是沒有被及時進(jìn)行糾正。

3. 應(yīng)對措施

■3.1 加強(qiáng)日常管理工作

（1）經(jīng)常核對配網(wǎng)資料

定期組織專人對相關(guān)的資料圖、數(shù)據(jù)等進(jìn)行核對，檢查是否有變化，如果有就應(yīng)該立即更正。公司制定嚴(yán)厲的懲罰分明的制度，并且要落實(shí)執(zhí)行，提高運(yùn)維管理人員的工作積極性及工作熱情。

（2）加強(qiáng)配電變壓器的測試工作

給運(yùn)維管理人員配備鉗形表，每月都至少進(jìn)行一次配電變壓器三相負(fù)荷電流測試，檢查三相負(fù)荷不平衡率的情況，在特殊時期還需要增加檢驗(yàn)次數(shù)。

■3.2 調(diào)整三相負(fù)荷做到“四平衡”

各個支路平衡、主干線平衡、計量點(diǎn)間的平衡、變壓器的低壓出口側(cè)平衡，將每個用戶的平均用電量作為調(diào)整的依據(jù)，把用電量差不多的歸為一個類別，均勻的在配網(wǎng)的三相上面調(diào)整。根據(jù)各個小區(qū)的特點(diǎn)，公司要合理的設(shè)計配網(wǎng)改造計劃。

＊ ［1］ 顧華忠， 華益軍. 淺談配電變壓器三相負(fù)荷不平衡運(yùn)行的管理［J］. 電子世界， 2014（2）：42-42.

＊ ［2］ 范慧清. 分析配電變壓器三相負(fù)荷不平衡的影響及采取解決措施［J］. 電工技術(shù)：理論與實(shí)踐， 2015（12）：203-204.

＊ ［3］ 張揚(yáng). 配電變壓器三相不平衡產(chǎn)生原因與危害性分析［J］. 科技研究， 2014.