配電變壓器三相負(fù)載不平衡對(duì)配網(wǎng)運(yùn)行的影響探究

唐煥祥

摘 要： 近年來，隨著社會(huì)生產(chǎn)水平和人們生活質(zhì)量的提高，電力已經(jīng)成為人們?nèi)粘Ｉ詈凸ぷ髦胁豢扇鄙俚闹匾茉?，電力系統(tǒng)規(guī)模也逐漸擴(kuò)大，人們對(duì)于電力需求量不斷提高。為了能夠適應(yīng)社會(huì)生產(chǎn)發(fā)展的需要，有關(guān)部門對(duì)配電網(wǎng)也在不斷進(jìn)行改進(jìn)，從而能夠提高供電的質(zhì)量和能力，使得在用電問題過程中不會(huì)出現(xiàn)三相負(fù)載不平衡的現(xiàn)象，因此需要充分了解配電變壓器三相負(fù)載不平衡的原因，對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行的影響，以及深入探究相應(yīng)的改進(jìn)措施。

關(guān)鍵詞： 配電；變壓器；三相；負(fù)載；不平衡；對(duì)配網(wǎng)

一、配電變壓器三相負(fù)載不平衡

配電變壓器的三相負(fù)載工包括三根相線，當(dāng)三個(gè)相處于非平衡狀態(tài)時(shí)，各相電的電流值是比較高的，這種情況下就很容易形成一個(gè)互相平衡的狀態(tài)。而當(dāng)三者處于不平衡狀態(tài)時(shí)電流值會(huì)產(chǎn)生一定的差異，有著較高的電流值會(huì)出現(xiàn)發(fā)熱的情況，嚴(yán)重時(shí)可能導(dǎo)致線路著火，三相負(fù)載不平衡會(huì)嚴(yán)重導(dǎo)致中性線的電流擴(kuò)大，使中性點(diǎn)發(fā)生位移，進(jìn)而流經(jīng)中性線的電流過多時(shí)，其余的則會(huì)流至零線，其實(shí)這種不平衡也會(huì)導(dǎo)致零線電流的增加。配電變壓器三相負(fù)載的不平衡主要有以下三種情況：首先三相負(fù)載失衡或者負(fù)載量過大或過小，這種情況下會(huì)導(dǎo)致不平衡。最開始幾天內(nèi)由于負(fù)載彼此相差值較少，因此負(fù)載平衡也相對(duì)比較小，用電方出現(xiàn)單相用電，只是三相負(fù)載的分配比例會(huì)出現(xiàn)一定的差異。此外在白天用電時(shí)，負(fù)載的動(dòng)力基本處于一個(gè)平衡狀態(tài)，而到晚間用電高峰期時(shí)才會(huì)出現(xiàn)三相負(fù)載不平衡的情況，這種主要是由于當(dāng)?shù)鼐用裼秒姲滋熘饕陨a(chǎn)為主，而夜間在電量使用較為集中的情況下，這段時(shí)間內(nèi)用電量大幅增加，因此也會(huì)導(dǎo)致單相用電分配不均勻，引起三相負(fù)載不平衡的現(xiàn)象。其次是由于季節(jié)性用電而產(chǎn)生的不平衡，比如在夏季和冬季這兩個(gè)季節(jié)，由于人們家里用電，工廠生產(chǎn)處于旺季，而導(dǎo)致該季節(jié)內(nèi)三項(xiàng)用電量比較大，相比其他季節(jié)和生產(chǎn)淡季來說，單相用電和三項(xiàng)用電的比例額會(huì)產(chǎn)生較大差異，進(jìn)而導(dǎo)致三相負(fù)載中單相負(fù)荷分配不均勻，這也是造成三相負(fù)載不平衡的原因。

二、三相負(fù)載不平衡的原因分析

我們具體分析配電變壓器三相負(fù)載不平衡的主要原因，分別有以下五點(diǎn)：一、線路故障。比如變壓器缺相或者低壓線時(shí)線折斷，或變壓器某線段發(fā)生故障就會(huì)導(dǎo)致三相負(fù)載失衡。二、用電設(shè)備自身的因素以及季節(jié)性用電量變化差異較大的因素而導(dǎo)致三相負(fù)載失衡。三、配網(wǎng)格局的不合理性以及在配電變壓器改造過程中的投入不足，樹線之間的矛盾等。四、抄表人員失誤而導(dǎo)致拆分臺(tái)區(qū)時(shí)用戶分格的不均勻，進(jìn)而導(dǎo)致部分區(qū)域供電量不足。五、有關(guān)工作人員缺乏責(zé)任意識(shí)，在數(shù)據(jù)測(cè)量工作中沒有進(jìn)行測(cè)量環(huán)節(jié)，且不規(guī)范嚴(yán)謹(jǐn)，搭載分配不合理，隨意搭接最終導(dǎo)致三相負(fù)載不平衡現(xiàn)象。

三、配電變壓器三相負(fù)載失衡對(duì)于電網(wǎng)運(yùn)行的影響

首先，三相負(fù)載的失衡會(huì)出現(xiàn)出現(xiàn)電壓分量比如零序，負(fù)序和中序，當(dāng)設(shè)備受到不平衡電壓時(shí)，正負(fù)序兩種電壓會(huì)形成相反的磁場(chǎng)，并且彼此制動(dòng)，但由于正序磁場(chǎng)強(qiáng)度較強(qiáng)，因此電動(dòng)機(jī)仍會(huì)按照一定的方向進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行同樣也會(huì)受到負(fù)序磁場(chǎng)的干擾，進(jìn)而使得電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行效率下降。其次三相負(fù)載失衡會(huì)增加對(duì)于配網(wǎng)線路能量耗損，具體可能存在兩種方式的影響：首先會(huì)導(dǎo)致低壓線路的耗能量增加，其次是高壓線的耗能增加。在電網(wǎng)運(yùn)行過程中電流會(huì)由于阻抗的原因，而在線路某一段發(fā)生一定的能量損耗，這種情況屬于供電過程中的一種正?，F(xiàn)象，但當(dāng)三相負(fù)載失衡時(shí)，配網(wǎng)中線段會(huì)產(chǎn)生一定的電流，并且電能耗損會(huì)隨著電流量增加而不斷的提高，因此使得整個(gè)線路電能耗損增加，配電變壓器的繞阻是根據(jù)負(fù)載狀態(tài)下的正常運(yùn)行情況而設(shè)計(jì)的，繞組的形式與各個(gè)相額定容量保持一致，當(dāng)各相的容量對(duì)變壓器最大允許力形成限制時(shí)，當(dāng)三相負(fù)載失衡會(huì)導(dǎo)致變壓器出力適當(dāng)降低，而且三相負(fù)載失衡下三相負(fù)載中最大相輸出量會(huì)低于額定容量，各相的輸出量總和是變壓器的輸出的實(shí)際容量。此外，配電變壓器在運(yùn)行中會(huì)產(chǎn)生零序電流，而且受不平衡狀態(tài)的影響，這種零序電流的情況會(huì)越來越嚴(yán)重。在變壓器運(yùn)行過程中如果產(chǎn)生零序電流，則會(huì)導(dǎo)致鐵芯發(fā)生零序通，經(jīng)過鋼構(gòu)件，零序電流會(huì)通過鋼構(gòu)件并由于鋼構(gòu)件較低的導(dǎo)磁率，進(jìn)而產(chǎn)生渦流損耗的的現(xiàn)象，同時(shí)鋼構(gòu)件會(huì)出現(xiàn)局部溫度升高的現(xiàn)象，將促進(jìn)變壓器繞組結(jié)構(gòu)的老化，減少使用壽命。在配網(wǎng)中，當(dāng)變壓器三相負(fù)載失衡其中的一相或兩相也會(huì)出現(xiàn)不平衡的狀態(tài)，進(jìn)而導(dǎo)致某段線路電壓急劇升高，供電的質(zhì)量降低，會(huì)給人們?nèi)粘Ｓ秒妿硪欢ǖ挠绊?，同時(shí)還會(huì)損壞或燒斷線路造成大面積停電。

四、對(duì)配電變壓器參加不在不平衡的思考

（一）強(qiáng)配電網(wǎng)的日常管理工作

有關(guān)部門需要加強(qiáng)對(duì)于配電變壓器日常檢測(cè)以及維護(hù)管理工作，安裝靈敏度較好，性能較好的檢測(cè)設(shè)備，定期對(duì)變壓器進(jìn)行測(cè)量，以及三相變壓器是否失衡的檢測(cè)，選擇合理的中性線截面，避免由于截面過小而導(dǎo)致三相失衡現(xiàn)象。需要組織專業(yè)的工作人員定期對(duì)變壓器進(jìn)行檢查，注意實(shí)際使用情況是否與其圖紙?jiān)O(shè)計(jì)一致，在檢查過程中如果發(fā)現(xiàn)異常，需要及時(shí)向上級(jí)部門反應(yīng)，并做相應(yīng)的更新調(diào)整。每個(gè)月需要對(duì)負(fù)載情況進(jìn)行測(cè)試以防后期發(fā)生三相失衡的情況，還需要加強(qiáng)監(jiān)督控制，實(shí)時(shí)掌握各個(gè)地區(qū)線路的負(fù)荷情況，根據(jù)地方提供的供電情況，對(duì)配電運(yùn)行管理制度進(jìn)行完善，強(qiáng)化供電與用電的監(jiān)督管理工作。

（二）科學(xué)的選擇無功補(bǔ)償?shù)姆绞?/p>

無功補(bǔ)償主要是為了能夠維持配電網(wǎng)的穩(wěn)定性，降低電能不必要的損耗，提高供電質(zhì)量。在三相失衡時(shí)可以采取無功補(bǔ)償方式減少失衡率，無功補(bǔ)償需要遵循調(diào)整電壓和分級(jí)就地平衡的原則，可以利用不同的無功補(bǔ)償相結(jié)合的方式。利用該補(bǔ)償方式對(duì)運(yùn)行電路的電壓，負(fù)荷功率進(jìn)行有效控監(jiān)視，能夠減少變壓器不必要的損耗。

（三）平衡配電變壓器三相負(fù)載

需要定期對(duì)變壓器的出線以及分支部位測(cè)量，使用性能較好的電流表對(duì)各項(xiàng)以及中線電流進(jìn)行監(jiān)視測(cè)量，一旦發(fā)現(xiàn)與標(biāo)準(zhǔn)值相差過多的情況需要立即對(duì)三相電和進(jìn)行調(diào)整，做好用電記錄以及漏電情況的記錄，將三相不平衡負(fù)載調(diào)整到四平衡之后，也就是能夠?qū)⒆冏杵鞯牡蛪撼隹趥?cè)，計(jì)量點(diǎn)，主干線，各支路進(jìn)行平衡，結(jié)合用戶的實(shí)際用電情況進(jìn)行調(diào)整。用電量同一個(gè)梯度可以分配至各個(gè)相，從而達(dá)到平衡三相負(fù)載的目的。比如可以使用三相斷電保護(hù)器，該保護(hù)器再給用戶供電過程中如果沒有電流通過時(shí)，保護(hù)器會(huì)自動(dòng)切斷電源，減少三相不平衡的發(fā)生率。

此外，將配電變壓器的低壓側(cè)中性點(diǎn)接地之后，或者說正常變壓器運(yùn)行中只有變壓器中性點(diǎn)一個(gè)接地點(diǎn)，并未構(gòu)成回路，這種情況下三相也是處于平衡狀態(tài)的，不會(huì)有接地電流通過，當(dāng)線路或設(shè)備發(fā)生接地故障時(shí)，此時(shí)兩個(gè)接地點(diǎn)會(huì)通過地面形成通路，從而產(chǎn)生接地短路電流，這種情況下保護(hù)動(dòng)作跳閘。據(jù)檢測(cè)當(dāng)一相接地后，通過接地點(diǎn)的電流為一相對(duì)地電容電流的3倍左右。在配電變壓器處，將控制低電壓線路的接觸器出線側(cè)的中性線斷開，將取下的熔斷器芯裝在某一相后，用鉗形電流表檢測(cè)該相是否有電流通過，所測(cè)電流為該相的漏電電流，利用這種方法可以檢查其余漏電相的漏電電流。

五、小結(jié)

總而言之，配電變壓器三相負(fù)載是否注意平衡狀態(tài)對(duì)配網(wǎng)正常運(yùn)行起來十分重要的影響，在配電變壓器三相失衡過程中，有多種原因可能導(dǎo)致這種現(xiàn)象的發(fā)生，會(huì)給用戶以及工廠生產(chǎn)帶來不便的，同時(shí)還會(huì)影響供電的質(zhì)量，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成一些安全事故的發(fā)生。因此，有關(guān)工作人員需要提高責(zé)任意識(shí)，加強(qiáng)對(duì)于配電變壓器三相負(fù)載的日常監(jiān)測(cè)和維護(hù)管理工作，從而能夠盡量減少三相負(fù)載不平衡現(xiàn)象的發(fā)生。

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