配電變壓器三相負荷不平衡運行的管理

摘要：本文主要針對配電變壓器三相負荷不平衡的現(xiàn)狀，分析產(chǎn)生的原因，針對原因制定了改善措施。

關鍵詞：配電變壓器 三相負荷 不平衡 運行管理

碾子山供電局城區(qū)現(xiàn)有配電變壓器193臺，總容量25305kva。近幾年來，由于配電變壓器三相負荷不平衡，運行中出現(xiàn)問題較多，主要表現(xiàn)在：部分變壓器運行不經(jīng)濟、變壓器故障率高，個別接點頻繁過熱燒損，個別臺區(qū)電壓變化大，燒損用戶設備。2001年，碾子山供電局對城區(qū)所有配電變壓器的負荷進行了測量，結果表明，三相電流不平衡度不合格的占35％、不平衡度超過25％的變壓器占15％，最高的達到75％。

1變壓器負荷不平衡對系統(tǒng)的影響

1.1增加線損

配電變壓器三相負荷不平衡時，線損增加表現(xiàn)在兩部分：一是增加配電變壓器損耗；二是增加線路損耗。

以低壓線路增加的損耗，按照三種情況來分析(三相不平衡度為r)：

①一相負荷重、一相負荷輕，第3相為平均負荷：

單位長度線路上的功率損耗為：p1=3i2r+8r2i2r

當三相平衡時，p=3i2r，

兩者相比，

規(guī)程規(guī)定：不平衡度r應不大于20％，經(jīng)計算當r=0.2時，k=1.11，即由于三相不平衡所引起的線損增加11％，當r=100％時，k=3.67，測算出線損增加2.67倍。

②一相負荷重、兩相負荷輕:

則k=1+2r2

當r=200％，經(jīng)測算線損增加8倍。

③一相負荷輕、兩相負荷重：

則k=1+20r2

當r=0.2時，k=1.8，計算得三相不平衡所引起的線損增加80％。

當r=50％，k=6，計算得線損增加5倍。

在2001年，碾子山供電局線損測算中統(tǒng)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(tǒng)損耗增加。

1.2降低變壓器的利用率，威脅安全運行

配電變壓器的額定容量是按每相繞組設計的，當配電變壓器在三相負荷不平衡狀態(tài)下運行時，變壓器負荷高的那相時常出現(xiàn)故障，如缺相、接點過熱、個別密封膠墊劣化等。僅2001年，由于變壓器負荷不平衡造成停電修理，占總數(shù)73％，造成變壓器不正常運行達百余小時。

同時，配電變壓器在三相負荷不平衡狀態(tài)下運行，在低壓側產(chǎn)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(chǎn)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(fā)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。

1.3對用電設備的影響

當配電變壓器三相負荷不平衡運行時，中性點將產(chǎn)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(chǎn)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。

2001年，碾子山供電局在電壓異常情況處理中，發(fā)現(xiàn)因為變壓器三相電流不平衡造成的占56％，其中造成用戶單相設備燒損的就有12次，損失4.7萬元。

1.4變壓器三相負荷不平衡對系統(tǒng)電壓的影響

變壓器在三相負荷不平衡運行時，由于變壓器繞組壓降不同，出口電壓不均衡，用戶端電壓更是三相偏差較大，電壓質量得不到保障。

2影響變壓器三相負荷不平衡的原因

根據(jù)我局低壓配電網(wǎng)的現(xiàn)狀及多年來的運行、管理經(jīng)驗，造成配電變壓器三相負荷不平衡運行的主要原因是：

2.1管理上存在薄弱環(huán)節(jié)

由于對配電變壓器三相負荷不平衡的運行管理重視不夠，一直沒有一個考核管理辦法，對配電變壓器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三相負荷的管理，致使大多數(shù)配電變壓器長期在三相負荷極不平衡狀態(tài)下運行。

2.2單相用電設備影響

由于線路大多為動力、照明混載。而單相用電設備使用的同時率較低，用戶橫向用電差異較大，經(jīng)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。

2.3電網(wǎng)格局不合理的影響

低壓電網(wǎng)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(qū)的主網(wǎng)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，負荷發(fā)展時無序延伸，造成臺區(qū)三相電流不平衡無法調整。對于這樣的低壓網(wǎng)絡必須投入較大的資金，徹底解決低壓網(wǎng)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。

2.4臨時用電及季節(jié)性用電影響

臨時用電和季節(jié)性用電都有一定的時間性，用電增容不收費后，大棚在生產(chǎn)季節(jié)，單相水泵應用較多，而又分布極為分散，用電時間不好掌握，同時由于在管理上未考慮其三相負荷的分配問題，又未能及時監(jiān)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。

2.5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(xiàn)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(tài)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。

3防止變壓器負荷不平衡的措施

3.1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。

負荷每月至少進行一次測量，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(shù)，對配電變壓器負荷狀況做到心中有數(shù)，為調整配電變壓器負荷提供準確可靠的數(shù)據(jù)。配電專業(yè)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(jiān)督性測量，掌握第一手材料，作為專業(yè)管理與考核的依據(jù)。

3.2改造電網(wǎng)，增加低壓四線覆蓋密度，掌握三相負荷分布的動態(tài)

結合城網(wǎng)改造，合理設計電網(wǎng)改造方案。

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，5戶以上居民建議不采用單相供電，同時制定臺區(qū)負荷分配接線圖，做到任何一個用戶的用電改造接入系統(tǒng)，都受三相負荷平衡度的限制，避免改造的隨意性。

3.3加強供用電管理，確保變壓器負荷平衡

用電與配電應密切配合。用戶的臨時用電，季節(jié)性用電，配電變壓器運行人員都要及時掌握。尤其對單相設備申請用電，經(jīng)過一年來的調整，不平衡度大幅度下降，安全經(jīng)濟運行能力明顯增強。