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(guān)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?cè)萘?5305kva。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(shè)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(jié)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(yīng)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(shè)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(cè)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(cè)無中性線，高壓側(cè)不可能有零序電流，低壓側(cè)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(gòu)件中通過，磁滯和渦流在鋼鐵構(gòu)件內(nèi)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(shè)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(shè)備不能正常用電，或過電壓燒損用戶設(shè)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(shè)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(zhì)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(shè)備影響

由于線路大多為動力、照明混載。而單相用電設(shè)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(jié)構(gòu)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(diào)整。對于這樣的低壓網(wǎng)絡(luò)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(zhì)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(yīng)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(diào)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(shè)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(dǎo)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(shè)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(diào)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(guān)管理人員應(yīng)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(jié)合城網(wǎng)改造，合理設(shè)計電網(wǎng)改造方案。

配電變壓器設(shè)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(yīng)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(shè)備申請用電，經(jīng)過一年來的調(diào)整，不平衡度大幅度下降，安全經(jīng)濟運行能力明顯增強。