淺析配電變壓器三相負荷不平衡的原因及技術補救措施

作者 / 劉洪峰、徐風葉，國網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荷不平衡的原因及技術補救措施

作者 / 劉洪峰、徐風葉，國網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荷不平衡情況下產生的惡劣影響、原因、負荷不平衡時的補救辦法等，就此三方面進行探析。

變壓器；電流不平衡；電壓質量；防范對策

引言

配電變壓器的三相負荷是否平衡，一方面關系到變壓器運行時的電流穩定性以及其可靠性，另一方面還關系著低壓線路的線損率和電壓合格率等情況，因此三相負荷是否平衡決定著變壓器能否正常合格安全運行。近年來公司改造工程多是把配置變壓器移動到負荷中心，然后改造低壓線路、整改下戶線路，盡管公司對三相電壓負荷不平衡問題下達了整改力度，但是這種現象仍然沒有被運維人員引起足夠的重視。

1. 三相負荷不平衡所造成的嚴重情況

■1.1 低壓線損率嚴重偏高

（1）當低壓配網負荷電流在流過導線時會在導線上出現功率損耗，而且這種損耗程度與配電變壓器三相負荷不平衡時的電壓電流成正比，導致三相負荷不平衡率越高，其配網線損率就越嚴重。

（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，即空載損耗及負載損耗，配變變壓器的空載損耗是根據變壓器運行時的電壓決定，當變壓器承受的電壓發生變化時，其空載損耗也會發生變化，但是在常規情況下，都會把這種損耗看作是一個不變的常量。但是負載損耗與前者有所不同，負載損耗是隨著變壓器，負載電流的變化而變化，而且它與負載電流的平方呈正比，受運行環境的影響也很大，當環境溫度高于75°C。負載損耗與溫度成反比，在變壓器三相負載不平衡時，那么其損耗就會增多。

■1.2 變壓器的零序電流的增大會導致局部溫度升高

零序電流產生的原因之一就是因為三相負荷不平衡，這種零序電流可以隨著不對稱程度的大小而發生變化，不對稱的情況越明顯，那么這種電流就會越大。零序電流能夠在變壓器的鐵心里面產生一種零序磁通，它可以穿過鋼制的結構件，也可以通過油箱壁，從而形成了通路。但是很多機械設計者在進行鋼結構件設計的時候沒有考慮到磁通這種現象，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件會發熱的原因，而且還導致了變壓器的功率損耗增多，更嚴重的時候很可能會燒毀變壓器。

■1.3 造成配電變壓器不安全運行

配電變壓器的電阻是平行設計，而且每個繞組的結構性能是一樣，所以最大出力必須不能超過三相負荷中的最大一相的額定容量，但是在負荷不平衡的時候，出力就會因此受到很大的局限，最大值變最小值，過載能力明顯降低，如果是在嚴重不平衡的情況時，很容易因某相負荷過載而導致過熱燒壞其變壓器繞組。

■1.4 影響配網電能的質量

倘若三相負荷不平衡，變壓器的各相電流就會不同，所以每一相內的電壓降就會不一樣，相比之下，負載電流大相電壓降就會越大，負載電流越小相的電壓降就會越小，這種情況產生了不對稱的輸出電壓，中性點會飄移。

■1.5 輸出功率的降低引起繞組溫度的升高

三相負荷不平衡產生的三相電壓相互不對稱，這種現象很容易造成配電變壓器的鐵芯產生逆序磁場，因此就配電變壓器只能在有的磁場里面工作。因此配電變壓器的運行不隨磁場的變化而變化，但是變壓器的逆序阻值相對比較小，所以逆序的電流比較大。逆序電流以及逆序磁場會導致很大的逆序力矩，配電變壓器的輸出功率就會降低，繞組溫度升高，使得配電變壓器不能夠安全運行。

2. 引起三相負荷不平衡的因素

■2.1 沒有重視三相負荷不平衡這個問題

運維管理人員不理解配電變壓器三相負荷不平衡嚴重后果，在日常的工作以及運行維護中沒有按照公司規定，沒有認真完成自己應做的工作，規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%，主要的分支干線以及所有的地壓主干線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額定電流的四分之一。運維管理人員因為重視程度不夠，沒有嚴格按照運行規程明確規定進行核對調整，很多都是只要線損在允許的范圍之內、按照時間規定將電費收取上來、沒有出現安全事故就當作是進了自己應盡的職責，從而不再進行徹底的分析和檢查，造成配電設備運維監管力度不夠。

■2.2 季節影響或者是臨時用電突發負荷情況

在夏季和冬季由于天氣的原因很多用電客戶使用大功率耗電電器，從而造成配電變壓器三相負荷不平衡。

■2.3 存在大量的單相用電設備的使用

以前居民用電的用途主要是電燈進行采光照明，就算這種情況下三相負荷有所不平衡，但是這個用電設備所造成的電能損失也是很有限的，但是現如今經濟飛速發展，人們增加了很多的用電設備，工廠里面、家庭里面，大功率用電設備已經在居民區非常普遍，很多用戶因為生活觀念發生了翻天覆地的變化、也有的家庭因為經濟能力有提高，家庭設備幾乎全部電氣化，比如取暖、制冷、做飯、燒水、洗衣服等等，這些設備在給大家帶來便捷的同時也加重了單相負載，所以造成了配電變壓器三相負荷不平衡。

■2.4 統計數據不準確

運維管理人員前期繪制的配電變壓器的網絡圖或者負荷圖等相關的數據，可能會由于住戶的變更、電能表的更換等原因，使得數據有所變動，但是沒有被及時進行糾正。

3. 應對措施

■3.1 加強日常管理工作

（1）經常核對配網資料

定期組織專人對相關的資料圖、數據等進行核對，檢查是否有變化，如果有就應該立即更正。公司制定嚴厲的懲罰分明的制度，并且要落實執行，提高運維管理人員的工作積極性及工作熱情。

（2）加強配電變壓器的測試工作

給運維管理人員配備鉗形表，每月都至少進行一次配電變壓器三相負荷電流測試，檢查三相負荷不平衡率的情況，在特殊時期還需要增加檢驗次數。

■3.2 調整三相負荷做到“四平衡”

各個支路平衡、主干線平衡、計量點間的平衡、變壓器的低壓出口側平衡，將每個用戶的平均用電量作為調整的依據，把用電量差不多的歸為一個類別，均勻的在配網的三相上面調整。根據各個小區的特點，公司要合理的設計配網改造計劃。

＊ ［1］ 顧華忠， 華益軍. 淺談配電變壓器三相負荷不平衡運行的管理［J］. 電子世界， 2014（2）：42-42.

＊ ［2］ 范慧清. 分析配電變壓器三相負荷不平衡的影響及采取解決措施［J］. 電工技術：理論與實踐， 2015（12）：203-204.

＊ ［3］ 張揚. 配電變壓器三相不平衡產生原因與危害性分析［J］. 科技研究， 2014.