淺談配電變壓器三相負荷不平衡運行的管理

【摘要】本文主要針對城區老舊小區及幾個規劃布局較落后城中村的配電變壓器三相負荷不平衡的現狀，分析產生的原因，并針對原因制定了相應解決和改善的措施方案。

【關鍵詞】配電變壓器；三相負荷；不平衡運行；管理

低壓運檢班現有管轄配電變壓器1162臺，總容量641100kVA。近幾年來，由于老舊小區和部分城中村負荷增加較快，低壓線路網架布局不合理，大修改造跟不上負荷增長速度加上用戶側用電管理的缺位造成配電變壓器三相負荷不平衡運行，因三相負荷不平衡運行所帶來的問題較多，主要表現在：部分變壓器運行不經濟、變壓器故障率高，低壓配電箱總熔斷器頻繁過熱燒損，部分中性線燒斷造成中性點偏移，臺區電壓三相變化大，用戶的空調、冰箱、電視機等家用電器不能正常工作，甚至造成了一些用戶用電設備的損壞。2010年，通過配變負荷在線監測系統對管轄范圍內的655臺配電變壓器的負荷進行了在線測量，測量結果表明，三相電流不平衡度不合格的占28.35%、不平衡度超過25%的變壓器占15%，不平衡度最高的達到74.14%。規程規定：配變出線端三相負荷電流的不平衡率不大于10%，低壓干線及主要支線始端三相電流的不平衡率不大于20%。

一、配電變壓器三相負荷不平衡的危害

1.增加了的線損

一般要求，配變出線端三相負荷電流的不平衡率不大于10%，低壓干線及主要支線始端三相電流的不平衡率不大于20%。目前農村單相負荷占電力負荷較大的比例，低壓線路雖為三相四線制，但由于單相負荷未均衡分配到三相線路上，再加上照明線路多采用單相二線制供電，按一般情況平均測算估計，單相負荷的線損可能增加2～4倍，由此可知，調整負荷平衡用電是降損的主要環節。

配電變壓器三相負荷不平衡時，線損增加表現在兩部分：一是增加配電變壓器損耗；二是增加低壓配電線路的損耗。

（1）配電變壓器的功率損耗主要包括空載損耗（俗稱鐵損）和負荷損耗（俗稱銅損）

在2012年，開發區、城北市區兩個供電營業所線損測算中統計顯示，受變壓器負荷電流不平衡度影響，低壓線路損失電量增多，變壓器本身損失增加，使系統損耗增加，造成市區兩所線損指標上升的重要原因之一，因此我們在運行中應盡量使配電線路各相負荷平衡。

2.降低變壓器的利用率，威脅安全運行

配電變壓器的的三相繞組是按對稱運行情況設計制造的，其每相繞組的的結構性質是一樣的，所以變壓器的最大出力只能按三相負荷中最大一相不超過額定容量為準，當配電變壓器在三相負荷不平衡狀態下運行時，變壓器負荷高的那相時常出現故障，如缺相、接點過熱、低壓側總熔斷器燒毀、個別密封膠墊劣化等，嚴重的燒毀配電變壓器，威脅設備的安全運行。

同時，配電變壓器在三相負荷不平衡狀態下運行，在低壓側產生零序電流。對于Y/Y0接線的配電變壓器來說，變壓器高壓側無中性線，高壓側不可能有零序電流，低壓側零序電流產生的零序磁通不能抵消。所以，零序磁通只能由配電變壓器的油箱壁及鋼鐵構件中通過，磁滯和渦流在鋼鐵構件內發熱，造成配電變壓器散熱條件降低，溫升增高，嚴重時損壞變壓器絕緣，燒損配電變壓器。

3.三相輸出電壓不平衡，對用電設備造成損害

當配電變壓器三相負荷不平衡運行時，若中性點接地不符合要求時，中性點將產生位移，偏移嚴重時單相電壓可能升高到線電壓。如果線路接地保護不好，中性線電流產生的電壓嚴重危及人身安全。同時電流不平衡會造成單相設備不能正常用電，或過電壓燒損用戶設備；而且降低了三相電動機的有功出力，由于三相負荷不平衡，引起的三相不平衡電壓存在正序、負序、零序三個電壓分量；當電動機接入后，負序電動勢會產生起制動作用的反向旋轉磁場，從而降低了電動機的有功出力。

二、影響變壓器三相負荷不平衡的原因

根據我所低壓配電網的現狀及多年來的運行、管理經驗，造成配電變壓器三相負荷不平衡運行的主要原因是：

1.管理上存在薄弱環節

由于市區的低壓運行管理和用電營業管理是分開管理的。受到人力和物力的影響線路運檢班把工作的重點投入到了10KV線路及設備的改造和檢修中，低壓電網的建設和管理沒有得到足夠的投入，致使許多老舊以單相供電的低壓線路沒有得到較好改造，是產生三相負荷不平衡的重要原因之一，用電營業管理擔負著整個供電局50%左右的電費回收任務，對表后用戶側三相負荷不平衡的運行管理重視不夠，平時員工的工作傾向于電費回收率上，對用戶側的三相負荷的管理帶有盲目性、工作隨意性，以至于使運行、維護人員放松了對配電變壓器用戶側三相負荷的管理，致使一部分配電變壓器長期在三相負荷極不平衡狀態下運行。

2.單相大容量用電設備影響

由于線路大多為動力、照明混載。而某一相單相大容量用電設備使用的同時率較較高，用戶橫向用電差異較大，經常會造成配電變壓器三相負荷的不平衡，并給管理增加了難度。

3.電網格局不合理的影響

低壓電網結構薄弱，運行時間較長，改造投入不徹底，單相低壓線路是臺區的主網架問題，一直得不到有效根治。

其次居民用電大多為單相供電，負荷增長時無序延伸，造成臺區三相電（下轉第44頁）（上接第42頁）流不平衡無法調整。對于這樣的低壓網絡必須投入較大的資金，徹底解決低壓網布局，增加低壓四線的覆蓋面積，對線損、電壓質量、供電可靠性、供電安全等都有很大改善效果。

4.城中村改造臨時基建用電影響

城中村改造臨時基建用電有一定的時間性，單相水泵、單相混凝土振動泵應用較多，而又分布極為分散，用電時間隨意性大，同時由于都屬于用戶產權在管理上往往都是沒有考慮其三相負荷的分配問題，不能及時監測、調整配電變壓器的三相負荷，它的使用和停電，對配電變壓器三相負荷的平衡都有較大的影響，特別是單相用電設備容量較大時，影響更大。

5.線路故障的影響

由于運行維護及管理不當或外力破壞等原因，低壓導線斷線，變壓器缺相運行，修理不及時或現場臨時處理，都可能造成某相長時間甩掉部分負荷，將會使配電變壓器處于不平衡狀態下運行。

從上述分析可知，影響配電變壓器三相負荷不平衡運行的因素，既有主觀上的又有客觀上的，既有供電部門的又有用戶的。

三、防止變壓器三相負荷不平衡的措施

1.制定變壓器負荷不平衡的運行管理制度

以變壓器電能計量考核箱抄見電量為基準，按季度考核變壓器三相負荷不平衡度的情況。設立變壓器負荷管理的層級專項獎罰。

利用配變在線監測系統每月至少進行一次召測，特殊情況下（如高峰負荷期間，負荷變化較大時等）可增加測量次數，對配電變壓器負荷狀況做到心中有數，為調整配電變壓器負荷提供準確可靠的數據。配電專業的有關管理人員應定期或不定期的對配電變壓器三相負荷狀況進行監督性測量，掌握第一手材料，作為專業管理與考核的依據。

2.改造電網，增加低壓四線覆蓋密度，掌握三相負荷分布的動態

結合城網、大修、技改等改造項目實施，合理設計電網改造方案。對用電量大的城中村建議優先考慮采用居民三相四線表計供電，以便在以后的運行中隨時調整負荷的方便性，如圖1所示。

配電變壓器設置負荷中心，供電半徑不大于300～500m，主干線、分支干線均采用三相四線制供電，如圖2所示。

5戶以上居民建議不采用單相供電，同時制定臺區負荷分配接線圖，做到任何一個用戶的用電改造接入系統，都受三相負荷平衡度的限制，避免改造的隨意性。通過了一年改造和調整到2011年5月，市區的配變三相負荷在線監測系統對管轄范圍內的655臺配電變壓器的負荷進行了在線測量，測量結果表明，三相電流不平衡度不合格的只占7%、不平衡度超過25%的變壓器占3%，不平衡度最高的只有25.07%，根據對這些臺區的現場查勘摸底發現，這些配變所在低壓臺區的城中村房屋拆建還沒有完成，還存在臨時基建用電較多，造成三相負荷調整困難。目前對這些配變采取的措施主要是加強日常監測巡視和有異常的地方及時通知村里的維修電工加以調整，另一方面積極走訪市區問題較為嚴重的城北區塊的3個城中村，了解村里的住房改建的現狀，城中村的用電負荷中心，并向村里領導班子提供的低壓電網建設改造的建議，在低壓電網建設改造的源頭把好了關。

3.加強供用電管理，確保變壓器三相負荷平衡

用電與配電應密切配合。用戶的臨時用電，季節性用電情況，配電變壓器運行人員都要及時掌握。尤其對有單相大容量設備申請用電，通過對需求側的管理，使配變三相負荷不平衡度大幅度下降，配變的安全經濟運行能力得到明顯增強。

隨著國民經濟的發展，各種科技手段不斷的應用到我們的電網中來，今年國家啟動了并加快了智能化電網的建設步伐，相信不久的將來，一個智能化的嶄新配電網將出現在我們面前，我們電網運行管理中出現的難點問題將迎刃而解。