农村配电变压器三相负荷不平衡分析与解决措施

发表时间：2017-11-16T20:29:00.310Z 来源：《电力设备》2017年第20期作者：陈晓文[导读] 摘要：在变压器运行的相关规定中，变压器运行时中线电流不能高于变压器相与线电流的25%，这与变压器自身结构有关。

（广东电网有限责任公司湛江供电局广东湛江 524000）

摘要：在变压器运行的相关规定中，变压器运行时中线电流不能高于变压器相与线电流的25%，这与变压器自身结构有关。通常要求变压器的低压电流不平衡度不能超过10%，主变支线与低压干线的始端电流的不平衡度不能超过20%。在我国的低压配电网中，配电变压器的接线为Y/YNO。大量运用三相四线的接线方式，单相负载现象严重，导致配电变压器存在三相不平衡的运行现状。因此，对变压器三相负荷不平衡成因进行分析，同时提出改进策略，为了确保供电的稳定性具有重要作用。

关键词：配电变压器三相不平衡技术解决措施

一、前言

配电变压器长期处于三相不平衡的运行状态，会导致变压器损耗、电动机有功输出降低，加大了配电线路损耗、降低了变压器的输出、损坏客户用电设备等现象出现。本文重点对农村对配电变压器的三相不平衡问题进行分析，对三相负荷管理提出解决措施，以确保供电的稳定性与连续性。

二、导致农村配电变压器三相不平衡技术分析

1.三相不平衡增大了对变压器的损耗

造成配电变压器功率损耗主要有两种：一种为铁损，也就是空载损耗；另一种是铜损，也就是负载损耗；通常来说，铁损具有一定的稳定性。但是，由于变压器的负载变化，铜损就会随之变化，在不计其它因素的前提下，铜损与变压器的负载电流成平方的正比例关系。

2.由于三相不平衡加大了用电设备的损耗

在低压配电系统中，配电方式通常采用三相三线制或三相四线制，而我国采用最多的是三相四线制的接线方式，如三相负载运行不对称时，引起变压器的三相电流不对称，在中性线中就会有零序电流产生，零序电流能感应出电动势，导致二次侧电压的不对称，也就是中性点位移，由此可以分析出二次侧相电压的不对称现象。单相负载的相电压对称度会跟着中性点偏移的程度而改变，使某一相电压过高或过低的现象，情况严重就会接近线电压，使部分负载的工作状态超过了额定电压，降低了用电器的耐用度，严重时会出现烧毁现象。

3.由于三相电流不平衡，加大线路损耗

在线路中所产生的损耗和流经线路的电流平方存在正比例的关系。在常用的三相四线制的供电电路中，在三相电压对称的条件下，三相电流在平衡时线路功率的损耗值最小。如电流在失衡状态下运行，由失衡在电流所产生的损耗会降低有用功率。

4.由于三相电流不平衡，感应电动机的输出减小

在通常情况下，由于配电变压器三相负载的不平衡，使变压器三相电压也不平衡，失衡的电压可以等效分解为正序、零序和负序三个电压分量。当电压分量接入电机之后，正、负分量同时作用，由于正负电势分量所产生的磁场大小不同，但感应电动机的旋转方向却与正序电势分量的方向一致，但负序电势分量对旋转磁场有制动作用，导致电机输出功率降低，进而使有功出力减小。

三、针对农村三相不平衡的解决策略

1.加强管理，提高配电变压器的输出能力

首先，在规划设计的过程中，加强配电变压器的台区负荷相序管理，在设计的过程中要对用户申报资料进行严格审查，特别是负荷的大小、性质以及增长趋势，做好统计分析工作，根据资料与数据来确定配电变压器的布局与出线方式；其次，在施工的过程中要把A、B、C三相的相序标识清楚，按照规定顺序进行有序排列，按照负荷相序的分配表严格执行，禁止私自接入相别；再次，在验收的过程中，要根据三相负荷的相序分配表进行验收，同时要做好备案保存工作。最后，在设备维护的过程中，针对三相不平衡运行出现的超标现象，定期进行换相工作。

2.改进技术质量，提高配电变压器的出力能力

现阶段针对三相不平衡所采取的技术措施主要有：人工调整换相、三相不平衡自动换相器以及三相不平衡补偿器三种方法。首先，三相不平衡自动换相器：由自动节换单元与主控制器两部分组成，主控制器主要对三相电流、零线电流进行采集，同时计算出变压器的不平衡度，以变压器出口的零线电流、三相电流、接入相序以及负载情况，根据变压器的平衡控制措施，获得最佳相别切换方案。采取自动切换单元对用户的相别进行切换，减小三相电流的不平衡情况，进而确保电网运行的稳定性；其次，三相不平衡补偿器主要是根据曲折接线变压器具有零序阻抗低、正序阻抗高等特点，零序电流可以直接通过曲折变压器而不经过中性线，同时能补偿中线电流。最后，是负荷分配与人工换相调整是根据微分的进化优化进行计算，选择配电变压器所管辖的若干用户，对不同时刻变压器的三相不平衡及单相用户的负荷数据进行测量，对测量数据优化计算，进而制定调整方案。

3.无功补偿在解决配电变压器三相不平衡

就是在相和相之间连接上电感或电容，就能够在相间将有功电流转移出去。所以产生了三相电流不平衡时，就必须要将不同容量电容器连接到相和相之间，或者是相和零线之间，不仅能够把各相功率因素补偿到近似1，还能够让各相有功电流达到了平衡状态。即电流通过电感元件时作功导致电压超前电流90度，电流在电容中作功时，电压之后电流90度，在同一个电路中，电感中的电流和电容电流的方向相反，即互差值为180度。在电路里有比例的安装电容元件，就会让二者电流互相抵消，而缩小了电流矢量和电压矢量间的夹角。这种补偿方法被各个供电部门和企业大量使用。

四、结束语

通过线损分相报表的三相电量平衡分析，可以及时判定该配电台区三相线路电流平衡情况，结合线损分相报表与该相低压线路日常所带的用户负荷差距参照比情况，分析该台区、该线路运行是否处于最佳状态，及时跟踪、反馈、调整，保证每相线路负荷均衡分布，确保变压器三相负荷平衡。采用线损分相管理，还可以对配电台区电能计量装置的自身故障进行监测。

参考文献：

[1] 刘丙江.配电变压器的运行维护及故障处理技能（二）[J].农村电工.2012（6）.