變壓器選型不正確造成電壓質(zhì)量不穩(wěn)定因素的分析報告

易煜錦，宋詩寒,2

（1.廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司云浮新興供電局，廣東云浮，527300；2.廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司汕頭供電局，廣東汕頭，515000）

1 臺區(qū)出現(xiàn)的問題

通過各供電所運(yùn)維人員的反饋和查閱大量臺區(qū)首端運(yùn)行電壓系統(tǒng)數(shù)據(jù)（表1），在供電半徑、線徑等滿足規(guī)程設(shè)計條件下，發(fā)現(xiàn)其臺區(qū)在同一時間ABC三相電壓極度不平衡，臺區(qū)首端相電壓差極大，不同相序之間甚至達(dá)到了50V左右的幅度差距。臺區(qū)經(jīng)常在同一時間節(jié)點(diǎn)某相出現(xiàn)電壓過高和某相過低現(xiàn)象，中末端用戶頻繁出現(xiàn)低電壓且布點(diǎn)不規(guī)律。針對上述情況，我們對臺區(qū)開展現(xiàn)場調(diào)研、分析、數(shù)據(jù)比對之后，發(fā)現(xiàn)上述臺區(qū)均使用接線組別為Yy0型的無載變壓器。

為了能直觀體現(xiàn)Yy型變壓器運(yùn)行的弊端，我們選取多個裝有Yy型變壓器的臺區(qū)進(jìn)行篩選，分析其近一年內(nèi)，在不平衡電流較大時，對電壓質(zhì)量不穩(wěn)定造成的影響。分析結(jié)果如表1所示。

表1 臺區(qū)首端數(shù)據(jù)

由此可見同一臺區(qū)：（1）假設(shè)變壓器在空載、檔位調(diào)盡情況下，其首端電壓理論上也去不到250V+以上電壓。（2）一般臺區(qū)負(fù)載率高，三相不平衡度嚴(yán)重，首端電壓才210V+電壓，那么又怎么保證中端及末端的電壓質(zhì)量。

2 Yy0型的無載變壓器

圖1 系統(tǒng)運(yùn)行解析圖（電網(wǎng)10KV接線統(tǒng)一方式為Δ）

該類型變壓器早年由于其線圈機(jī)械強(qiáng)度較好，其在制造上所用的絕緣材料較少，價格比較便宜，在不關(guān)注電壓質(zhì)量的歷史背景下，在偏遠(yuǎn)的農(nóng)村電網(wǎng)中被廣泛使用。但Yy0型的變壓器對其運(yùn)行場景中的三相不平衡度有嚴(yán)格的要求，其三相不平衡度要在低于15%下運(yùn)行，要求中性點(diǎn)電流不能大于低壓額定電流的25%，否則，電流二次側(cè)負(fù)荷將產(chǎn)生三次諧波電流，會危及線圈絕緣，且中性點(diǎn)電壓會出現(xiàn)漂移，極大影響了該類型配電變壓器設(shè)備運(yùn)行能力。

3 驗證過程

為了驗證變壓器選型是導(dǎo)致電壓質(zhì)量不穩(wěn)定的關(guān)鍵因素，新興局于2020年6月，更換了里洞供電所戶沖、上盤山、下盆山三個臺區(qū)的變壓器，7月更換大江供電所藍(lán)廠、坡頭角、北坑、茅坪田、水汶表5個臺區(qū)的變壓器，共更換了8個臺區(qū)變壓器進(jìn)行現(xiàn)實與理論的驗證，只將原來的Yy型變壓器更換為Dy型變壓器。

為了方便我們觀察與研究，我們引入電壓差?U與中性點(diǎn)電流I。兩個概念，來幫助我們更為直觀的分析Yy型變壓器與Dy型變壓器的運(yùn)行特性。

其中電壓差?U表示為三相電壓中最高相電壓與三相電壓中最低相電壓的差值：

中性點(diǎn)電流表示三相負(fù)載不平衡時，中性點(diǎn)流過的電流：

由于我們研究只需要大小，不需要方向，所以我們?nèi)≈行渣c(diǎn)電流的大小即可：

通過對上述8個臺區(qū)變壓器更換前后，在I0接近的前提下，臺區(qū)首端其中性點(diǎn)電流與電壓差數(shù)據(jù)比對分析如表2。

表2 臺區(qū)首端其中性點(diǎn)電流與電壓差數(shù)據(jù)比對分析如表

2 4 5.2 2 3 1.6 1 3.6 1 1.8 1 1 1.1 9 2 2 4.8 2 2 3.3 1.5 2 5 4.6 2 2 1.1 3 3.5 3 4.7 7 3 5.9 8 2 2 7.4 2 2 5.6 1.8 2 6 3.1 2 2 1.4 4 1.7 4 3.8 9 4 7.5 4 2 2 6.2 2 2 3.2 3上盤山水汶表2 4 1.3 2 3 2.8 8.5 1 7.1 4 1 9.7 4 2 3 5 2 3 3.9 1.1 2 4 3.4 2 3 1.4 1 2 2 4.5 7 2 4.3 2 2 3 4.5 2 3 1.7 2.8 2 3 7.6 2 1 5.8 2 1.8 4 6.0 3 5 2.3 1 2 3 1 2 3 0.2 0.8下盆山2 3 3.5 2 2 6.5 7 4.1 8 4.8 5 2 3 6 2 3 5.3 0.7 2 3 0.7 2 1 4.7 1 6 1 0.2 3 9.9 2 2 4 0.9 2 3 8.3 2.6 2 4 2.7 2 1 1.6 3 1.1 2 0.3 8 2 0.9 1 2 3 9 2 3 7 2 2 3 0.7 2 1 4.7 1 6 2 0.4 7 1 9.8 5 2 4 0.9 2 3 8.3 2.6 2 3 9.5 2 1 8.6 2 0.9 2 7.1 8 2 8.0 5 2 3 7.3 2 3 5.8 1.5 2 4 2.1 2 0 5.9 3 6.2 4 6.6 9 4 7.7 8 2 4 4.4 2 4 2 2.4戶沖

由表2，我們可以明顯看出，在更換前后，在中性點(diǎn)電流相近的前提下，Yy型變壓器與Dy型變壓器其電壓差△U相差甚遠(yuǎn)。

通過上述實踐數(shù)據(jù)，我們不難發(fā)現(xiàn)，8個臺區(qū)在更換了Dy型變壓器后，其電壓質(zhì)量得到了質(zhì)變，其本質(zhì)上的原因是電壓差△U得到了很大程度上的控制，在更換變壓器型號后，無論中性點(diǎn)電流如何變化，電壓差△U始終能保持在10V以內(nèi)，這極大程度的保證了我們的電能質(zhì)量穩(wěn)定性。

而對于Yy型變壓器，我們發(fā)現(xiàn)對于容量較小的變壓器只有當(dāng)中性點(diǎn)電流足夠小，電壓差△U才能保持在10V以內(nèi)，在中性點(diǎn)電流較大時，電壓差△U甚至能達(dá)到50V以上。特別在單相光伏發(fā)電時，Yy型變壓器的最高電壓能達(dá)到270V。對供電質(zhì)量和供電安全都造成了極大的影響。

4 結(jié)論

通過現(xiàn)場驗證，我們可以判斷配網(wǎng)臺區(qū)電壓質(zhì)量不穩(wěn)定，容易出現(xiàn)低電壓及用戶燒毀電器現(xiàn)象，其主要原因是變壓器接線組別為Yy型造成的，特別在臺區(qū)存在單相光伏發(fā)電時，其三相不平衡度可達(dá)到100%。

5 新興供電局公變情況

通過系統(tǒng)臺賬收集，新興局目前共有1792臺公變，其中Dy型變壓器有1276臺，Yy型變壓器有516臺。

Yy型變壓器具體情況如表3，其中運(yùn)行超過10年的變壓器有34臺。

表3

6 解決方案

方案一、調(diào)整臺區(qū)三相不平衡，把三相不平衡度嚴(yán)格控制在15%內(nèi)。運(yùn)維人員要多次調(diào)節(jié)，花費(fèi)了大量的人力、物力，但對于農(nóng)村電網(wǎng)地勢地貌、受節(jié)假日、季節(jié)、養(yǎng)殖業(yè)、低壓光伏上網(wǎng)及負(fù)荷用電性質(zhì)等變化，想要將不平衡電流控制在一個很小的范圍是十分困難的，（方案不可?。?。

方案二、配置三相自動換相調(diào)節(jié)器，自動調(diào)節(jié)三相不平衡率。但存在調(diào)節(jié)時在相與相的轉(zhuǎn)化時，在先切后換轉(zhuǎn)換時，會造成用戶瞬間停電，導(dǎo)致用戶感覺頻繁停電，存在投訴風(fēng)險。（方案也不可?。?。

方案三、更換變壓器，把接線組別為Yy的變壓器更換為Dy型，從根本上解決用戶低電壓及燒毀電器的隱患風(fēng)險，（最優(yōu)方案）。

新興局：A：淘汰更換156臺S9--Yy型變壓器；B: 淘汰更換容量小于100kVA容量的Yy型；C：利用項目或利舊更換大于100kVA容量的S11及以上的變壓器；D：倉庫現(xiàn)存量Yy型變壓器直接淘汰，不可再利用。

7 結(jié)語

為了為用戶提供最佳的用電質(zhì)量，就需要維護(hù)電壓穩(wěn)定。由于變壓器選型不正確的情況所導(dǎo)致的電壓質(zhì)量不穩(wěn)定的因素是較多，相關(guān)單位應(yīng)該引起高度的重視，注意分析原因，總結(jié)經(jīng)驗。本文采取實際案例分析的方式，提出了有效處理電壓質(zhì)量不穩(wěn)定的方法，對于實踐工作具有重要的指導(dǎo)意義，最終的目的就是促進(jìn)我國供電質(zhì)量水平穩(wěn)定提升。