變壓器選型不正確造成電壓質量不穩定因素的分析報告

易煜錦，宋詩寒,2

（1.廣東電網有限責任公司云浮新興供電局，廣東云浮，527300；2.廣東電網有限責任公司汕頭供電局，廣東汕頭，515000）

1 臺區出現的問題

通過各供電所運維人員的反饋和查閱大量臺區首端運行電壓系統數據（表1），在供電半徑、線徑等滿足規程設計條件下，發現其臺區在同一時間ABC三相電壓極度不平衡，臺區首端相電壓差極大，不同相序之間甚至達到了50V左右的幅度差距。臺區經常在同一時間節點某相出現電壓過高和某相過低現象，中末端用戶頻繁出現低電壓且布點不規律。針對上述情況，我們對臺區開展現場調研、分析、數據比對之后，發現上述臺區均使用接線組別為Yy0型的無載變壓器。

為了能直觀體現Yy型變壓器運行的弊端，我們選取多個裝有Yy型變壓器的臺區進行篩選，分析其近一年內，在不平衡電流較大時，對電壓質量不穩定造成的影響。分析結果如表1所示。

表1 臺區首端數據

由此可見同一臺區：（1）假設變壓器在空載、檔位調盡情況下，其首端電壓理論上也去不到250V+以上電壓。（2）一般臺區負載率高，三相不平衡度嚴重，首端電壓才210V+電壓，那么又怎么保證中端及末端的電壓質量。

2 Yy0型的無載變壓器

圖1 系統運行解析圖（電網10KV接線統一方式為Δ）

該類型變壓器早年由于其線圈機械強度較好，其在制造上所用的絕緣材料較少，價格比較便宜，在不關注電壓質量的歷史背景下，在偏遠的農村電網中被廣泛使用。但Yy0型的變壓器對其運行場景中的三相不平衡度有嚴格的要求，其三相不平衡度要在低于15%下運行，要求中性點電流不能大于低壓額定電流的25%，否則，電流二次側負荷將產生三次諧波電流，會危及線圈絕緣，且中性點電壓會出現漂移，極大影響了該類型配電變壓器設備運行能力。

3 驗證過程

為了驗證變壓器選型是導致電壓質量不穩定的關鍵因素，新興局于2020年6月，更換了里洞供電所戶沖、上盤山、下盆山三個臺區的變壓器，7月更換大江供電所藍廠、坡頭角、北坑、茅坪田、水汶表5個臺區的變壓器，共更換了8個臺區變壓器進行現實與理論的驗證，只將原來的Yy型變壓器更換為Dy型變壓器。

為了方便我們觀察與研究，我們引入電壓差?U與中性點電流I。兩個概念，來幫助我們更為直觀的分析Yy型變壓器與Dy型變壓器的運行特性。

其中電壓差?U表示為三相電壓中最高相電壓與三相電壓中最低相電壓的差值：

中性點電流表示三相負載不平衡時，中性點流過的電流：

由于我們研究只需要大小，不需要方向，所以我們取中性點電流的大小即可：

通過對上述8個臺區變壓器更換前后，在I0接近的前提下，臺區首端其中性點電流與電壓差數據比對分析如表2。

表2 臺區首端其中性點電流與電壓差數據比對分析如表

2 4 5.2 2 3 1.6 1 3.6 1 1.8 1 1 1.1 9 2 2 4.8 2 2 3.3 1.5 2 5 4.6 2 2 1.1 3 3.5 3 4.7 7 3 5.9 8 2 2 7.4 2 2 5.6 1.8 2 6 3.1 2 2 1.4 4 1.7 4 3.8 9 4 7.5 4 2 2 6.2 2 2 3.2 3上盤山水汶表2 4 1.3 2 3 2.8 8.5 1 7.1 4 1 9.7 4 2 3 5 2 3 3.9 1.1 2 4 3.4 2 3 1.4 1 2 2 4.5 7 2 4.3 2 2 3 4.5 2 3 1.7 2.8 2 3 7.6 2 1 5.8 2 1.8 4 6.0 3 5 2.3 1 2 3 1 2 3 0.2 0.8下盆山2 3 3.5 2 2 6.5 7 4.1 8 4.8 5 2 3 6 2 3 5.3 0.7 2 3 0.7 2 1 4.7 1 6 1 0.2 3 9.9 2 2 4 0.9 2 3 8.3 2.6 2 4 2.7 2 1 1.6 3 1.1 2 0.3 8 2 0.9 1 2 3 9 2 3 7 2 2 3 0.7 2 1 4.7 1 6 2 0.4 7 1 9.8 5 2 4 0.9 2 3 8.3 2.6 2 3 9.5 2 1 8.6 2 0.9 2 7.1 8 2 8.0 5 2 3 7.3 2 3 5.8 1.5 2 4 2.1 2 0 5.9 3 6.2 4 6.6 9 4 7.7 8 2 4 4.4 2 4 2 2.4戶沖

由表2，我們可以明顯看出，在更換前后，在中性點電流相近的前提下，Yy型變壓器與Dy型變壓器其電壓差△U相差甚遠。

通過上述實踐數據，我們不難發現，8個臺區在更換了Dy型變壓器后，其電壓質量得到了質變，其本質上的原因是電壓差△U得到了很大程度上的控制，在更換變壓器型號后，無論中性點電流如何變化，電壓差△U始終能保持在10V以內，這極大程度的保證了我們的電能質量穩定性。

而對于Yy型變壓器，我們發現對于容量較小的變壓器只有當中性點電流足夠小，電壓差△U才能保持在10V以內，在中性點電流較大時，電壓差△U甚至能達到50V以上。特別在單相光伏發電時，Yy型變壓器的最高電壓能達到270V。對供電質量和供電安全都造成了極大的影響。

4 結論

通過現場驗證，我們可以判斷配網臺區電壓質量不穩定，容易出現低電壓及用戶燒毀電器現象，其主要原因是變壓器接線組別為Yy型造成的，特別在臺區存在單相光伏發電時，其三相不平衡度可達到100%。

5 新興供電局公變情況

通過系統臺賬收集，新興局目前共有1792臺公變，其中Dy型變壓器有1276臺，Yy型變壓器有516臺。

Yy型變壓器具體情況如表3，其中運行超過10年的變壓器有34臺。

表3

6 解決方案

方案一、調整臺區三相不平衡，把三相不平衡度嚴格控制在15%內。運維人員要多次調節，花費了大量的人力、物力，但對于農村電網地勢地貌、受節假日、季節、養殖業、低壓光伏上網及負荷用電性質等變化，想要將不平衡電流控制在一個很小的范圍是十分困難的，（方案不可取）。

方案二、配置三相自動換相調節器，自動調節三相不平衡率。但存在調節時在相與相的轉化時，在先切后換轉換時，會造成用戶瞬間停電，導致用戶感覺頻繁停電，存在投訴風險。（方案也不可取）。

方案三、更換變壓器，把接線組別為Yy的變壓器更換為Dy型，從根本上解決用戶低電壓及燒毀電器的隱患風險，（最優方案）。

新興局：A：淘汰更換156臺S9--Yy型變壓器；B: 淘汰更換容量小于100kVA容量的Yy型；C：利用項目或利舊更換大于100kVA容量的S11及以上的變壓器；D：倉庫現存量Yy型變壓器直接淘汰，不可再利用。

7 結語

為了為用戶提供最佳的用電質量，就需要維護電壓穩定。由于變壓器選型不正確的情況所導致的電壓質量不穩定的因素是較多，相關單位應該引起高度的重視，注意分析原因，總結經驗。本文采取實際案例分析的方式，提出了有效處理電壓質量不穩定的方法，對于實踐工作具有重要的指導意義，最終的目的就是促進我國供電質量水平穩定提升。