作者 / 劉洪峰、徐風(fēng)葉，國(guó)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(guó)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(shí)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(duì)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(shí)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(xiàn)路的線(xiàn)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(lái)公司改造工程多是把配置變壓器移動(dòng)到負(fù)荷中心，然后改造低壓線(xiàn)路、整改下戶(hù)線(xiàn)路，盡管公司對(duì)三相電壓負(fù)荷不平衡問(wèn)題下達(dá)了整改力度，但是這種現(xiàn)象仍然沒(méi)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(xiàn)損率嚴(yán)重偏高

（1）當(dāng)?shù)蛪号渚W(wǎng)負(fù)荷電流在流過(guò)導(dǎo)線(xiàn)時(shí)會(huì)在導(dǎo)線(xiàn)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(shí)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(xiàn)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(shí)的電壓決定，當(dāng)變壓器承受的電壓發(fā)生變化時(shí)，其空載損耗也會(huì)發(fā)生變化，但是在常規(guī)情況下，都會(huì)把這種損耗看作是一個(gè)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(shí)，那么其損耗就會(huì)增多。

■1.2 變壓器的零序電流的增大會(huì)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(duì)稱(chēng)程度的大小而發(fā)生變化，不對(duì)稱(chēng)的情況越明顯，那么這種電流就會(huì)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(guò)鋼制的結(jié)構(gòu)件，也可以通過(guò)油箱壁，從而形成了通路。但是很多機(jī)械設(shè)計(jì)者在進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)件設(shè)計(jì)的時(shí)候沒(méi)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(huì)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(shí)候很可能會(huì)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(jì)，而且每個(gè)繞組的結(jié)構(gòu)性能是一樣，所以最大出力必須不能超過(guò)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(shí)候，出力就會(huì)因此受到很大的局限，最大值變最小值，過(guò)載能力明顯降低，如果是在嚴(yán)重不平衡的情況時(shí)，很容易因某相負(fù)荷過(guò)載而導(dǎo)致過(guò)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(huì)不同，所以每一相內(nèi)的電壓降就會(huì)不一樣，相比之下，負(fù)載電流大相電壓降就會(huì)越大，負(fù)載電流越小相的電壓降就會(huì)越小，這種情況產(chǎn)生了不對(duì)稱(chēng)的輸出電壓，中性點(diǎn)會(huì)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(duì)稱(chēng)，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(chǎng)，因此就配電變壓器只能在有的磁場(chǎng)里面工作。因此配電變壓器的運(yùn)行不隨磁場(chǎng)的變化而變化，但是變壓器的逆序阻值相對(duì)比較小，所以逆序的電流比較大。逆序電流以及逆序磁場(chǎng)會(huì)導(dǎo)致很大的逆序力矩，配電變壓器的輸出功率就會(huì)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(méi)有重視三相負(fù)荷不平衡這個(gè)問(wèn)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(méi)有按照公司規(guī)定，沒(méi)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(xiàn)以及所有的地壓主干線(xiàn)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](méi)有嚴(yán)格按照運(yùn)行規(guī)程明確規(guī)定進(jìn)行核對(duì)調(diào)整，很多都是只要線(xiàn)損在允許的范圍之內(nèi)、按照時(shí)間規(guī)定將電費(fèi)收取上來(lái)、沒(méi)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(shí)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(hù)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(gè)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?cè)黾恿撕芏嗟挠秒娫O(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(hù)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)?lái)便捷的同時(shí)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(jì)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(huì)由于住戶(hù)的變更、電能表的更換等原因，使得數(shù)據(jù)有所變動(dòng)，但是沒(méi)有被及時(shí)進(jìn)行糾正。

3. 應(yīng)對(duì)措施

■3.1 加強(qiáng)日常管理工作

（1）經(jīng)常核對(duì)配網(wǎng)資料

定期組織專(zhuān)人對(duì)相關(guān)的資料圖、數(shù)據(jù)等進(jìn)行核對(duì)，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(cè)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(cè)試，檢查三相負(fù)荷不平衡率的情況，在特殊時(shí)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(gè)支路平衡、主干線(xiàn)平衡、計(jì)量點(diǎn)間的平衡、變壓器的低壓出口側(cè)平衡，將每個(gè)用戶(hù)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(gè)類(lèi)別，均勻的在配網(wǎng)的三相上面調(diào)整。根據(jù)各個(gè)小區(qū)的特點(diǎn)，公司要合理的設(shè)計(jì)配網(wǎng)改造計(jì)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.