摘要：本文主要針對(duì)配電變壓器三相負(fù)荷不平衡的現(xiàn)狀，分析產(chǎn)生的原因，針對(duì)原因制定了改善措施。
關(guān)鍵詞：配電變壓器 三相負(fù)荷 不平衡 運(yùn)行管理
碾子山供電局城區(qū)現(xiàn)有配電變壓器193臺(tái)，總?cè)萘?5305kVA。近幾年來(lái)，由于配電變壓器三相負(fù)荷不平衡，運(yùn)行中出現(xiàn)問(wèn)題較多，主要表現(xiàn)在：部分變壓器運(yùn)行不經(jīng)濟(jì)、變壓器故障率高，個(gè)別接點(diǎn)頻繁過(guò)熱燒損，個(gè)別臺(tái)區(qū)電壓變化大，燒損用戶設(shè)備。2001年，碾子山供電局對(duì)城區(qū)所有配電變壓器的負(fù)荷進(jìn)行了測(cè)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(guò)25％的變壓器占15％，最高的達(dá)到75％。
1變壓器負(fù)荷不平衡對(duì)系統(tǒng)的影響
1.1增加線損
配電變壓器三相負(fù)荷不平衡時(shí)，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(lái)分析(三相不平衡度為r)：
?、僖幌嘭?fù)荷重、一相負(fù)荷輕，第3相為平均負(fù)荷：
單位長(zhǎng)度線路上的功率損耗為：P1=3I2R+8r2I2R
當(dāng)三相平衡時(shí)，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(jì)算當(dāng)r=0.2時(shí)，k=1.11，即由于三相不平衡所引起的線損增加11％，當(dāng)r=100％時(shí)，k=3.67，測(cè)算出線損增加2.67倍。
?、谝幌嘭?fù)荷重、兩相負(fù)荷輕:
則k=1+2r2
當(dāng)r=200％，經(jīng)測(cè)算線損增加8倍。
③一相負(fù)荷輕、兩相負(fù)荷重：
則k=1+20r2
當(dāng)r=0.2時(shí)，k=1.8，計(jì)算得三相不平衡所引起的線損增加80％。
當(dāng)r=50％，k=6，計(jì)算得線損增加5倍。
在2001年，碾子山供電局線損測(cè)算中統(tǒng)計(jì)顯示，受變壓器負(fù)荷電流不平衡度影響，低壓線路損失電量增多，變壓器本身?yè)p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(yùn)行
配電變壓器的額定容量是按每相繞組設(shè)計(jì)的，當(dāng)配電變壓器在三相負(fù)荷不平衡狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)，變壓器負(fù)荷高的那相時(shí)常出現(xiàn)故障，如缺相、接點(diǎn)過(guò)熱、個(gè)別密封膠墊劣化等。僅2001年，由于變壓器負(fù)荷不平衡造成停電修理，占總數(shù)73％，造成變壓器不正常運(yùn)行達(dá)百余小時(shí)。
同時(shí)，配電變壓器在三相負(fù)荷不平衡狀態(tài)下運(yùn)行，在低壓側(cè)產(chǎn)生零序電流。對(duì)于Y/Y0接線的配電變壓器來(lái)說(shuō)，變壓器高壓側(cè)無(wú)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(guò)，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(yán)重時(shí)損壞變壓器絕緣，燒損配電變壓器。
1.3對(duì)用電設(shè)備的影響
當(dāng)配電變壓器三相負(fù)荷不平衡運(yùn)行時(shí)，中性點(diǎn)將產(chǎn)生位移，偏移嚴(yán)重時(shí)單相電壓可能升高到線電壓。如果線路接地保護(hù)不好，中性線電流產(chǎn)生的電壓嚴(yán)重危及人身安全。同時(shí)電流不平衡會(huì)造成單相設(shè)備不能正常用電，或過(guò)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?yàn)樽儔浩魅嚯娏鞑黄胶庠斐傻恼?6％，其中造成用戶單相設(shè)備燒損的就有12次，損失4.7萬(wàn)元。
1.4變壓器三相負(fù)荷不平衡對(duì)系統(tǒng)電壓的影響
變壓器在三相負(fù)荷不平衡運(yùn)行時(shí)，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(fù)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(lái)的運(yùn)行、管理經(jīng)驗(yàn)，造成配電變壓器三相負(fù)荷不平衡運(yùn)行的主要原因是：
2.1管理上存在薄弱環(huán)節(jié)
由于對(duì)配電變壓器三相負(fù)荷不平衡的運(yùn)行管理重視不夠，一直沒(méi)有一個(gè)考核管理辦法，對(duì)配電變壓器三相負(fù)荷的管理帶有盲目性、工作隨意性，以至于使運(yùn)行、維護(hù)人員放松了對(duì)配電變壓器三相負(fù)荷的管理，致使大多數(shù)配電變壓器長(zhǎng)期在三相負(fù)荷極不平衡狀態(tài)下運(yùn)行。
2.2單相用電設(shè)備影響
由于線路大多為動(dòng)力、照明混載。而單相用電設(shè)備使用的同時(shí)率較低，用戶橫向用電差異較大，經(jīng)常會(huì)造成配電變壓器三相負(fù)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(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)，改造投入不徹底，單相低壓線路是臺(tái)區(qū)的主網(wǎng)架問(wèn)題，一直得不到有效根治。
其次居民用電大多為單相供電，負(fù)荷發(fā)展時(shí)無(wú)序延伸，造成臺(tái)區(qū)三相電流不平衡無(wú)法調(diào)整。對(duì)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(duì)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(shí)用電及季節(jié)性用電影響
臨時(shí)用電和季節(jié)性用電都有一定的時(shí)間性，用電增容不收費(fèi)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(shí)間不好掌握，同時(shí)由于在管理上未考慮其三相負(fù)荷的分配問(wèn)題，又未能及時(shí)監(jiān)測(cè)、調(diào)整配電變壓器的三相負(fù)荷，它的使用和停電，對(duì)配電變壓器三相負(fù)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(shí)，影響更大。
2.5線路故障的影響
由于運(yùn)行維護(hù)及管理不當(dāng)或外力破壞等原因，低壓導(dǎo)線斷線，變壓器缺相運(yùn)行，修理不及時(shí)或現(xiàn)場(chǎng)臨時(shí)處理，都可能造成某相長(zhǎng)時(shí)間甩掉部分負(fù)荷，將會(huì)使配電變壓器處于不平衡狀態(tài)下運(yùn)行。
從上述分析可知，影響配電變壓器三相負(fù)荷不平衡運(yùn)行的因素，既有主觀上的又有客觀上的，既有供電部門(mén)的又有用戶的。
3防止變壓器負(fù)荷不平衡的措施
3.1制定變壓器負(fù)荷不平衡的運(yùn)行管理制度
以變壓器電能計(jì)量考核箱抄見(jiàn)電量為基準(zhǔn)，按季度考核變壓器三相負(fù)荷不平衡度的情況。設(shè)立變壓器負(fù)荷管理的層級(jí)專項(xiàng)獎(jiǎng)罰。
負(fù)荷每月至少進(jìn)行一次測(cè)量，特殊情況下(如高峰負(fù)荷期間，負(fù)荷變化較大時(shí)等)可增加測(cè)量次數(shù)，對(duì)配電變壓器負(fù)荷狀況做到心中有數(shù)，為調(diào)整配電變壓器負(fù)荷提供準(zhǔn)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(duì)配電變壓器三相負(fù)荷狀況進(jìn)行監(jiān)督性測(cè)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(fù)荷分布的動(dòng)態(tài)
結(jié)合城網(wǎng)改造，合理設(shè)計(jì)電網(wǎng)改造方案。
配電變壓器設(shè)置負(fù)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(shí)制定臺(tái)區(qū)負(fù)荷分配接線圖，做到任何一個(gè)用戶的用電改造接入系統(tǒng)，都受三相負(fù)荷平衡度的限制，避免改造的隨意性。
3.3加強(qiáng)供用電管理，確保變壓器負(fù)荷平衡
用電與配電應(yīng)密切配合。用戶的臨時(shí)用電，季節(jié)性用電，配電變壓器運(yùn)行人員都要及時(shí)掌握。尤其對(duì)單相設(shè)備申請(qǐng)用電，經(jīng)過(guò)一年來(lái)的調(diào)整，不平衡度大幅度下降，安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行能力明顯增強(qiáng)。
關(guān)鍵詞：配電變壓器 三相負(fù)荷 不平衡 運(yùn)行管理
碾子山供電局城區(qū)現(xiàn)有配電變壓器193臺(tái)，總?cè)萘?5305kVA。近幾年來(lái)，由于配電變壓器三相負(fù)荷不平衡，運(yùn)行中出現(xiàn)問(wèn)題較多，主要表現(xiàn)在：部分變壓器運(yùn)行不經(jīng)濟(jì)、變壓器故障率高，個(gè)別接點(diǎn)頻繁過(guò)熱燒損，個(gè)別臺(tái)區(qū)電壓變化大，燒損用戶設(shè)備。2001年，碾子山供電局對(duì)城區(qū)所有配電變壓器的負(fù)荷進(jìn)行了測(cè)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(guò)25％的變壓器占15％，最高的達(dá)到75％。
1變壓器負(fù)荷不平衡對(duì)系統(tǒng)的影響
1.1增加線損
配電變壓器三相負(fù)荷不平衡時(shí)，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(lái)分析(三相不平衡度為r)：
?、僖幌嘭?fù)荷重、一相負(fù)荷輕，第3相為平均負(fù)荷：
單位長(zhǎng)度線路上的功率損耗為：P1=3I2R+8r2I2R
當(dāng)三相平衡時(shí)，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(jì)算當(dāng)r=0.2時(shí)，k=1.11，即由于三相不平衡所引起的線損增加11％，當(dāng)r=100％時(shí)，k=3.67，測(cè)算出線損增加2.67倍。
?、谝幌嘭?fù)荷重、兩相負(fù)荷輕:
則k=1+2r2
當(dāng)r=200％，經(jīng)測(cè)算線損增加8倍。
③一相負(fù)荷輕、兩相負(fù)荷重：
則k=1+20r2
當(dāng)r=0.2時(shí)，k=1.8，計(jì)算得三相不平衡所引起的線損增加80％。
當(dāng)r=50％，k=6，計(jì)算得線損增加5倍。
在2001年，碾子山供電局線損測(cè)算中統(tǒng)計(jì)顯示，受變壓器負(fù)荷電流不平衡度影響，低壓線路損失電量增多，變壓器本身?yè)p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(yùn)行
配電變壓器的額定容量是按每相繞組設(shè)計(jì)的，當(dāng)配電變壓器在三相負(fù)荷不平衡狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)，變壓器負(fù)荷高的那相時(shí)常出現(xiàn)故障，如缺相、接點(diǎn)過(guò)熱、個(gè)別密封膠墊劣化等。僅2001年，由于變壓器負(fù)荷不平衡造成停電修理，占總數(shù)73％，造成變壓器不正常運(yùn)行達(dá)百余小時(shí)。
同時(shí)，配電變壓器在三相負(fù)荷不平衡狀態(tài)下運(yùn)行，在低壓側(cè)產(chǎn)生零序電流。對(duì)于Y/Y0接線的配電變壓器來(lái)說(shuō)，變壓器高壓側(cè)無(wú)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(guò)，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(yán)重時(shí)損壞變壓器絕緣，燒損配電變壓器。
1.3對(duì)用電設(shè)備的影響
當(dāng)配電變壓器三相負(fù)荷不平衡運(yùn)行時(shí)，中性點(diǎn)將產(chǎn)生位移，偏移嚴(yán)重時(shí)單相電壓可能升高到線電壓。如果線路接地保護(hù)不好，中性線電流產(chǎn)生的電壓嚴(yán)重危及人身安全。同時(shí)電流不平衡會(huì)造成單相設(shè)備不能正常用電，或過(guò)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?yàn)樽儔浩魅嚯娏鞑黄胶庠斐傻恼?6％，其中造成用戶單相設(shè)備燒損的就有12次，損失4.7萬(wàn)元。
1.4變壓器三相負(fù)荷不平衡對(duì)系統(tǒng)電壓的影響
變壓器在三相負(fù)荷不平衡運(yùn)行時(shí)，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(fù)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(lái)的運(yùn)行、管理經(jīng)驗(yàn)，造成配電變壓器三相負(fù)荷不平衡運(yùn)行的主要原因是：
2.1管理上存在薄弱環(huán)節(jié)
由于對(duì)配電變壓器三相負(fù)荷不平衡的運(yùn)行管理重視不夠，一直沒(méi)有一個(gè)考核管理辦法，對(duì)配電變壓器三相負(fù)荷的管理帶有盲目性、工作隨意性，以至于使運(yùn)行、維護(hù)人員放松了對(duì)配電變壓器三相負(fù)荷的管理，致使大多數(shù)配電變壓器長(zhǎng)期在三相負(fù)荷極不平衡狀態(tài)下運(yùn)行。
2.2單相用電設(shè)備影響
由于線路大多為動(dòng)力、照明混載。而單相用電設(shè)備使用的同時(shí)率較低，用戶橫向用電差異較大，經(jīng)常會(huì)造成配電變壓器三相負(fù)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(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)，改造投入不徹底，單相低壓線路是臺(tái)區(qū)的主網(wǎng)架問(wèn)題，一直得不到有效根治。
其次居民用電大多為單相供電，負(fù)荷發(fā)展時(shí)無(wú)序延伸，造成臺(tái)區(qū)三相電流不平衡無(wú)法調(diào)整。對(duì)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(duì)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(shí)用電及季節(jié)性用電影響
臨時(shí)用電和季節(jié)性用電都有一定的時(shí)間性，用電增容不收費(fèi)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(shí)間不好掌握，同時(shí)由于在管理上未考慮其三相負(fù)荷的分配問(wèn)題，又未能及時(shí)監(jiān)測(cè)、調(diào)整配電變壓器的三相負(fù)荷，它的使用和停電，對(duì)配電變壓器三相負(fù)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(shí)，影響更大。
2.5線路故障的影響
由于運(yùn)行維護(hù)及管理不當(dāng)或外力破壞等原因，低壓導(dǎo)線斷線，變壓器缺相運(yùn)行，修理不及時(shí)或現(xiàn)場(chǎng)臨時(shí)處理，都可能造成某相長(zhǎng)時(shí)間甩掉部分負(fù)荷，將會(huì)使配電變壓器處于不平衡狀態(tài)下運(yùn)行。
從上述分析可知，影響配電變壓器三相負(fù)荷不平衡運(yùn)行的因素，既有主觀上的又有客觀上的，既有供電部門(mén)的又有用戶的。
3防止變壓器負(fù)荷不平衡的措施
3.1制定變壓器負(fù)荷不平衡的運(yùn)行管理制度
以變壓器電能計(jì)量考核箱抄見(jiàn)電量為基準(zhǔn)，按季度考核變壓器三相負(fù)荷不平衡度的情況。設(shè)立變壓器負(fù)荷管理的層級(jí)專項(xiàng)獎(jiǎng)罰。
負(fù)荷每月至少進(jìn)行一次測(cè)量，特殊情況下(如高峰負(fù)荷期間，負(fù)荷變化較大時(shí)等)可增加測(cè)量次數(shù)，對(duì)配電變壓器負(fù)荷狀況做到心中有數(shù)，為調(diào)整配電變壓器負(fù)荷提供準(zhǔn)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(duì)配電變壓器三相負(fù)荷狀況進(jìn)行監(jiān)督性測(cè)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(fù)荷分布的動(dòng)態(tài)
結(jié)合城網(wǎng)改造，合理設(shè)計(jì)電網(wǎng)改造方案。
配電變壓器設(shè)置負(fù)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(shí)制定臺(tái)區(qū)負(fù)荷分配接線圖，做到任何一個(gè)用戶的用電改造接入系統(tǒng)，都受三相負(fù)荷平衡度的限制，避免改造的隨意性。
3.3加強(qiáng)供用電管理，確保變壓器負(fù)荷平衡
用電與配電應(yīng)密切配合。用戶的臨時(shí)用電，季節(jié)性用電，配電變壓器運(yùn)行人員都要及時(shí)掌握。尤其對(duì)單相設(shè)備申請(qǐng)用電，經(jīng)過(guò)一年來(lái)的調(diào)整，不平衡度大幅度下降，安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行能力明顯增強(qiáng)。
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