國網(wǎng)合肥供電公司 范新海 王曉宏

探討三相變壓器不對(duì)稱運(yùn)行

國網(wǎng)合肥供電公司 范新海 王曉宏

對(duì)于實(shí)際三相變壓器應(yīng)用中，需要其保持對(duì)稱運(yùn)行的狀態(tài)，但是因?yàn)殡妷阂约柏?fù)載不對(duì)稱等原因，從而會(huì)導(dǎo)致不同三相電流大小，使三相變壓器出現(xiàn)不對(duì)稱運(yùn)行，影響使用變壓器設(shè)備的安全。以下本篇就來探討三相變壓器不對(duì)稱運(yùn)行問題。

不對(duì)稱；變壓器運(yùn)行；三相變壓器

引言

基于三相變壓器的不對(duì)稱運(yùn)行問題，不僅會(huì)加大實(shí)際運(yùn)行中變壓器的損耗，還將會(huì)影響變壓器使用壽命，增加輸配線路損耗，不利于發(fā)揮實(shí)際變壓器使用效率。以下本篇淺析變壓器不對(duì)稱運(yùn)行原因，并為之提出改進(jìn)措施。

一、三相變壓器不對(duì)稱運(yùn)行弊端

1.1 加大變壓器損耗

三相變壓器，在其運(yùn)行中的損耗主要有空載損耗與負(fù)載損耗，變壓器不對(duì)稱運(yùn)行，必將會(huì)增加變壓器損耗[1]。三相變壓器不對(duì)稱運(yùn)行時(shí)，負(fù)載損耗就成為三只單相變壓器負(fù)載損耗的和，因此在變壓器負(fù)載下，不對(duì)稱運(yùn)行時(shí)功率損耗較高。

1.2 影響變壓器壽命

三相變壓器不對(duì)稱運(yùn)行，會(huì)導(dǎo)致變壓器的零序電流過大，在鐵芯中產(chǎn)生零序磁通，引起磁滯、渦流損耗，從而是局部的金屬件溫升增高，容易導(dǎo)致變壓器運(yùn)行事故，影響變壓器使用時(shí)間。

1.3 浪費(fèi)電力

不對(duì)稱運(yùn)行的三相變壓器，會(huì)導(dǎo)致變壓器內(nèi)存在不平衡電壓，從而在正序、負(fù)序以及零序三個(gè)不同電壓分量作用下，使變壓器電動(dòng)機(jī)出力有所減少，將會(huì)消耗電動(dòng)機(jī)的電能，增加變壓器輸配線路損耗，造成電力浪費(fèi)。

二、分析變壓器不對(duì)稱運(yùn)行原因

2.1 三相負(fù)載不一樣

三相變壓器應(yīng)用中，可以供電給照明設(shè)備、電焊設(shè)備等負(fù)載應(yīng)用，但是也三相變壓器主要供電給大電氣、鋼爐等有單相性質(zhì)的大負(fù)載，由于負(fù)載不同，也會(huì)使流過變壓器的電流不對(duì)稱，導(dǎo)致三相變壓器的阻抗壓降也不對(duì)稱，從而形成三相變壓器中二次側(cè)三相電壓不對(duì)稱[2]。三相變壓器電壓的不對(duì)稱，不利于三相感應(yīng)的電動(dòng)機(jī)以及照明設(shè)備的安全運(yùn)行。對(duì)于一般來說，由于三相變壓器本身阻抗不同，從而會(huì)造成電壓的不對(duì)稱，并且電壓的變化程度也是不大一樣的。

2.2 三相變壓器組成問題

當(dāng)三相變壓器組中，由三臺(tái)單相變壓器組成，一相電路損壞后，用不同參數(shù)的電路來代替，此時(shí)就會(huì)造成電流以及電壓不對(duì)稱，影響三相變壓器對(duì)稱運(yùn)行。基于這種三相變壓器組，在其運(yùn)行時(shí)，不僅會(huì)導(dǎo)致本組電流不對(duì)稱運(yùn)行，還同時(shí)會(huì)使其它和電路相接的變壓器產(chǎn)生不對(duì)稱電流，影響三相變壓器運(yùn)行。

2.3 不對(duì)稱接線原因

對(duì)于三相變壓器接線中，應(yīng)用不對(duì)稱接線的方式，也將會(huì)造成變壓器的不對(duì)稱運(yùn)行。例如，在實(shí)際中應(yīng)用兩線一地制接線，此時(shí)在變壓器的線路中，就主要由大地來充當(dāng)導(dǎo)線，以此作為一相電路，由于線路和大地電阻是不一樣的，就會(huì)使變壓器的電壓不對(duì)稱[3]，就會(huì)造成不良危害。變壓器三相運(yùn)行中，若是線路暫停運(yùn)行，可以零線去代替暫時(shí)運(yùn)行線路，使三相運(yùn)行轉(zhuǎn)換為二相運(yùn)行，從而會(huì)造成變壓器的不對(duì)稱運(yùn)行。

三、分析三項(xiàng)變壓器不對(duì)稱運(yùn)行實(shí)例及解決方案

3.1 不對(duì)稱運(yùn)行實(shí)例一

三相變壓器中，單相短路運(yùn)行，單相運(yùn)行是不對(duì)稱運(yùn)行中的一種特殊情況，有時(shí)會(huì)遇到。例如，三相電流中要照明，只用其中一相。

向量圖示中，把A，B，C相的正，負(fù)，零序的相量疊加起來，得IA，IB，IC不對(duì)稱分量。

并變換關(guān)系的數(shù)學(xué)式：

設(shè)A相短路，B，C相開路，此時(shí)，IA=IK（短路電流），IB=IC=0。針對(duì)此時(shí)，三相變壓器的副邊電流，就形成一個(gè)不對(duì)稱的電力系統(tǒng)，可以在實(shí)際中，用對(duì)稱分量的方法，將其分解成3個(gè)對(duì)稱分量的系統(tǒng)[4]。根據(jù)磁勢(shì)平衡原理，原邊也將產(chǎn)生與副邊大小相等的方向反方向電流系統(tǒng)，以此來抵消變壓器的副邊電流磁勢(shì)。原邊各相的電流就是：

盡管外施電壓對(duì)稱，當(dāng)副方接有單相負(fù)載后，在每相繞組上都疊加有零序電勢(shì)造成相電壓不對(duì)稱，稱這種現(xiàn)象為“中心浮動(dòng)”其程度取決于E0而E0大小又取決于零序電流的大小和鐵芯結(jié)構(gòu)。

3.2 解決方法

在三相變壓器運(yùn)行中，對(duì)于電路短路前，其三相磁通ΦA(chǔ)、ΦB、ΦC就是三相對(duì)稱電勢(shì)，并且其二次側(cè)三相電勢(shì)的Ea、Eb、Ec，也是一種三相對(duì)稱電勢(shì)。可以將變壓器實(shí)現(xiàn)短路后，這樣就可以確保變壓器的一、二次側(cè)電流系統(tǒng)平衡，并且還不會(huì)影響對(duì)稱的磁通與電勢(shì)，確保變壓器運(yùn)行正常。

但在三相變壓器的二次側(cè)零序電流，就不再是平衡的，可以在鐵心中疊加Φa0、Φb0、Φc0零序磁通，使其可以在原來三相的對(duì)稱磁通上，從而得到三相變壓器中一組不對(duì)稱的三相磁通 Φ’A、Φ’B、Φ’C[5]。另外，在組式的三相變壓器中，若是零序磁通暢通無阻，還發(fā)生不對(duì)稱運(yùn)行，多是因?yàn)閅,yn接法單相短路造成的，使得三相變壓器不對(duì)稱運(yùn)行。芯式三相變壓器中，零序磁通會(huì)被抑制，降低中點(diǎn)浮動(dòng)弊端，在三相變壓器的容量不太大之時(shí)，就可以應(yīng)用心式Y(jié),yn方法接法，避免三相變壓器不對(duì)稱運(yùn)行。

3.3 應(yīng)用無功補(bǔ)償裝置

安裝無功補(bǔ)償裝置，可以進(jìn)行無功補(bǔ)償，自動(dòng)調(diào)整三相變壓器運(yùn)行中不平衡電路中的有功電流，消減變壓器的中性點(diǎn)電流和鐵損及附加銅損；補(bǔ)償負(fù)荷所需的無功功率；減小中性點(diǎn)電壓偏移。減少三相變壓器的功率，可以有效降低電網(wǎng)設(shè)備的建設(shè)投資，可以減少變壓器損耗的電流，減少變壓器運(yùn)行中國的有功損耗。還可以調(diào)整三相變壓器的不平衡電流，降低變壓器故障率，簡介減輕電力工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，顯著提高三相變壓器負(fù)荷利用率，降低配電變壓器單相或兩相過負(fù)荷燒毀的機(jī)率，平均節(jié)電效率比單純的分相補(bǔ)償裝置可提高10%以上。 改善供電電壓質(zhì)量，使三相電壓平衡，延長三相變壓器用電設(shè)備壽命，提高三相變壓器設(shè)備使用效率。

3.4 強(qiáng)化運(yùn)行監(jiān)管

三相變壓器值班人員，在發(fā)現(xiàn)不正?，F(xiàn)象運(yùn)行后，應(yīng)設(shè)法在實(shí)際中盡快消除不對(duì)稱運(yùn)行狀態(tài)，并及時(shí)能夠匯報(bào)值長與場(chǎng)長，并將不對(duì)稱運(yùn)行經(jīng)過以及情況記錄起來，方便長期維護(hù)變壓器。若在實(shí)際中，發(fā)現(xiàn)三相變壓器運(yùn)行出現(xiàn)異?，F(xiàn)象，就必須西安停用變壓器，并對(duì)三相變壓器缺陷進(jìn)行維修處理。應(yīng)核查出三相變壓器每一回路燈具數(shù)量，按照規(guī)范規(guī)定每一單相回路電流不應(yīng)超過15A 等。在查找出三相變壓器原因之后，可以針對(duì)系統(tǒng)規(guī)劃的配電線路，按要求合理分配其單相回路的承載負(fù)荷量，確保三相變壓器中的每一個(gè)回路趨于平衡，并且，還需要定期針對(duì)配電網(wǎng)線路，在線測(cè)試三相負(fù)荷電流，強(qiáng)化零線電流測(cè)試工作，減少線路的中性線電流感染，降低變壓器運(yùn)行損耗。同時(shí)，還應(yīng)該適當(dāng)減少單相負(fù)載電流接線長度，用三相四線制方法進(jìn)行低壓干線與分支線建設(shè)，減少變壓器線路迂回，避免變壓器運(yùn)行中的交叉跨越，降低不對(duì)稱運(yùn)行的發(fā)生。

結(jié)論

綜上所述，變壓器不對(duì)稱運(yùn)行，會(huì)對(duì)變壓器本身造成危害，針對(duì)三相變壓器不對(duì)稱運(yùn)行情況進(jìn)行分析，找出其不對(duì)稱運(yùn)行的原因，并為之提出改善措施，避免變壓器不對(duì)稱運(yùn)行的發(fā)生，降低變壓器不對(duì)稱運(yùn)行危害。

[1]李俊卿,李志遠(yuǎn),楊寶明等．三相變壓器不對(duì)稱運(yùn)行的分析[J]．華北電力大學(xué)學(xué)報(bào),2001,28(4):15-18．

[2]呂邱忠．探討電力系統(tǒng)的三相負(fù)荷不對(duì)稱運(yùn)行及解決措施[C]．2011．河南有色金屬工業(yè)科技創(chuàng)新會(huì)議論文集,2011:1-9．

[3]劉謀君,羅隆福,張志文等．星形-雙梯形接線平衡變壓器負(fù)序及效率分析[J]電力自動(dòng)化設(shè)備,2012,32(8):66-70．