蘇志斌

摘要：我國在運的變壓器總?cè)萘烤薮?、臺數(shù)很多。據(jù)統(tǒng)計，我國配變器每年的電能損耗是總發(fā)電量的2%，約30～50TkW，如何控制變壓器損耗關(guān)系到節(jié)能降損的效益。此外，在運配變器出現(xiàn)了老化、缺陷、參數(shù)退減等情況，直接降低了配電網(wǎng)的可靠性供電，影響到其安全運行，其中配變器存在低壓側(cè)的負載不平衡有嚴重的危害。文章分析了配變器負荷三相不平衡的危害問題，從而提出了常規(guī)性的技術(shù)解決方法，通過改良自動控制、調(diào)整換相，實現(xiàn)有載調(diào)整三相負荷平衡的目的。

關(guān)鍵詞：配變器；三相失衡；自動控制；改良

第四，三相不平衡會減小感應電動機的有功出力。通常，配電變壓器的三相負載處于不平衡狀態(tài)，這就導致其三相電壓的不平衡，將這三相失衡電壓進行正序、負序和零序3個電壓分量的等效分解，在接入電動機后，其中的正序電勢分量的磁場會大于負序電勢分量的磁場，此時的感應電動機的旋轉(zhuǎn)方向和正序電勢分量的磁場方向相同，然而正序電勢分量的旋轉(zhuǎn)磁場受到了負序電勢分量旋轉(zhuǎn)磁場的制動，降低電機的輸出功率，從而減小了感應電動機的有功出力。電動機總轉(zhuǎn)矩因為負序電流磁場下降，導致電動機的過載能力也降低，此外在正反磁場周期性的作用下，很有可能因為轉(zhuǎn)矩周期脈動導致電動機的震動。

第五，三相不平衡會升高變壓器局部金屬件的溫度。由于變壓器運行時三相負載不對稱而產(chǎn)生零序電流，受到變壓器電壓的不對稱度的影響，零序電流的大小會產(chǎn)生變化，當三相電壓出現(xiàn)越大的不對稱度，就會增大零序電流；當流經(jīng)變壓器內(nèi)部時，會出現(xiàn)鐵心的零序磁通。變壓器位于低壓側(cè)，但零序電流在高壓側(cè)，大小是0，這就不能讓高壓零序磁通和低壓零序磁通進行抵消，也就不能將變壓器內(nèi)部的零序磁通消除，從而造成了變壓器的鋼材部件有大量的零序磁通經(jīng)過，再加上鋼材部件存在磁滯現(xiàn)象與渦流損耗，這對于不能導磁的鋼材部件來說會發(fā)熱，使得變壓器會產(chǎn)生更多的額外功耗。

第六，三相不平衡會減少變壓器出力。根據(jù)配電變壓器原理指導各相的額定容量決定了變壓器的最大允許出力。此外，變壓器各相的額定容量由其繞組的性能決定，然而繞組結(jié)構(gòu)是以變壓器三相負載平衡的運行工況為依據(jù)進行設計的。假設三相負載失衡下進行配電變壓器的運行，此時就肯定會有一相的負載較輕，而且會有較多容量剩余，從而大大減少了配電變壓器出力。所以說，三相失衡程度關(guān)系到變壓器的出力降低程度，隨著三相負載運行的失衡程度的增大，配電變壓器的出力會降低。此時的配電變壓器不能輸出額定容量，減少了變壓器的備用容量，不能保證過載能力，從而出現(xiàn)了配電變壓器的單相過載，甚至引發(fā)大量的自發(fā)熱而燒損配電變壓器。

2.常規(guī)的技術(shù)解決措施

當前治理配電變壓器三相不平衡的技術(shù)方案分別有人工調(diào)整換相、三相不平衡自動換相器和三相不平衡補償器。

（1）人工調(diào)整換相。這是供電企業(yè)加強對日常的巡視、消防和監(jiān)測工作的基礎管理，定期對每個臺區(qū)進行負荷測試，以判斷換相調(diào)整，頻率為1～2次/季度，并在負荷高峰期增加測量調(diào)負荷的頻率。這無疑會增加員工的工作量，不能保障能及時對負荷進行調(diào)整，也會對用戶形成短暫停電，無法發(fā)揮會調(diào)整的效率。

（2）自動控制調(diào)整換相。三相不平衡自動換相器的主要構(gòu)成部分是主控制器和自動切換單元。其中的主控制器是負責三相電流和零線電流的采集，將配電變壓器的不平衡度計算出來，結(jié)合變壓器出口三相電流、零線電流、節(jié)點接入相序、用戶負載狀況，制定出配電變壓器平衡控制策略，從而得出最佳的相別切換方案。自動控制調(diào)整換相裝置能夠通過自動切換單元對用戶的相別進行切換，降低三相電流失衡的危害，促進電網(wǎng)的平穩(wěn)運行。當前，我國的切換開關(guān)最快的切換時間是1s，這會對用戶造成瞬時停電200～250ms，這對大于0.9功率因數(shù)的配變臺區(qū)電壓不敏感的用戶節(jié)點上并不適用。

自動調(diào)壓換相終端在采集到實時功率、電壓、電流數(shù)據(jù)信息后，會以載波方式將數(shù)據(jù)信息發(fā)送到數(shù)據(jù)匯總終端。該裝置主要是因為加裝了一套保持系統(tǒng)，使得其區(qū)別于傳統(tǒng)自動調(diào)平，其中間繼電器及接觸器能夠帶負荷，當下達切換指令后，該裝置還能通過保持系統(tǒng)進行負荷運行，時長達2-5ms，而負荷開關(guān)正好在200ms內(nèi)完成切換，也就避免了瞬間停電的情況。

安裝在配變臺區(qū)的數(shù)據(jù)匯總終端，其任務是收集匯總變壓器所有分支采集來的數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)傳輸至系統(tǒng)主站。此外，該數(shù)據(jù)匯總終端會判斷出系統(tǒng)內(nèi)預先下達的定值切換條件，通過篩選將主站下達的符合動作條件的切換命令進行分派，這無疑是具備了數(shù)據(jù)匯總與分發(fā)命令的功能。

（3）三相不平衡補償器。在三相不平衡補償器中，主要是以曲折接線變壓器和無功分相補償器為基礎。其中的曲折接線變壓器用了特殊方式連接的變壓器，屬于一種三相繞組，其特點是高正序阻抗、低零序阻抗，這就使得零序電流避開中性線而直接流經(jīng)曲折變壓器，這里的曲折接線變壓器起到了補償中線電流的作用。而無功分相補償器的作用是平衡相間電流，經(jīng)配電變壓器的功率因素進行提高，從而使得電壓質(zhì)量得到改善。

在針對有復雜負荷特征的配變臺區(qū)的用戶，會存在較大的單相用戶負荷差異而形成三相不平衡，從而使得中性線電流比額定電流多25%，功率因數(shù)在0.9以下，此時最好應用三相不平衡補償器進行調(diào)整換相。

3.結(jié)語

總之，一個電力系統(tǒng)要有良好的供電質(zhì)量和供電電壓水平，就需要配置一套負荷自動調(diào)平系統(tǒng)，從而對電能傳輸過程中的損耗進行有效控制，將配變的經(jīng)濟利用率進行最大化提高，保障供電的可靠性。