浅析配电变压器三相负荷不平衡的原因及技术补救措施

作者 / 刘洪峰、徐风叶，国网山东省电力公司平原县供电公司



浅析配电变压器三相负荷不平衡的原因及技术补救措施

作者 / 刘洪峰、徐风叶，国网山东省电力公司平原县供电公司

本文着重分析了变压器三相电流负荷不平衡情况下产生的恶劣影响、原因、负荷不平衡时的补救办法等，就此三方面进行探析。

变压器；电流不平衡；电压质量；防范对策

引言

配电变压器的三相负荷是否平衡，一方面关系到变压器运行时的电流稳定性以及其可靠性，另一方面还关系着低压线路的线损率和电压合格率等情况，因此三相负荷是否平衡决定着变压器能否正常合格安全运行。近年来公司改造工程多是把配置变压器移动到负荷中心，然后改造低压线路、整改下户线路，尽管公司对三相电压负荷不平衡问题下达了整改力度，但是这种现象仍然没有被运维人员引起足够的重视。

1. 三相负荷不平衡所造成的严重情况

■1.1 低压线损率严重偏高

（1）当低压配网负荷电流在流过导线时会在导线上出现功率损耗，而且这种损耗程度与配电变压器三相负荷不平衡时的电压电流成正比，导致三相负荷不平衡率越高，其配网线损率就越严重。

（2）变压器的有功功率损耗增加

一般情况下，配电变压器的功率损耗包含两种，即空载损耗及负载损耗，配变变压器的空载损耗是根据变压器运行时的电压决定，当变压器承受的电压发生变化时，其空载损耗也会发生变化，但是在常规情况下，都会把这种损耗看作是一个不变的常量。但是负载损耗与前者有所不同，负载损耗是随着变压器，负载电流的变化而变化，而且它与负载电流的平方呈正比，受运行环境的影响也很大，当环境温度高于75°C。负载损耗与温度成反比，在变压器三相负载不平衡时，那么其损耗就会增多。

■1.2 变压器的零序电流的增大会导致局部温度升高

零序电流产生的原因之一就是因为三相负荷不平衡，这种零序电流可以随着不对称程度的大小而发生变化，不对称的情况越明显，那么这种电流就会越大。零序电流能够在变压器的铁心里面产生一种零序磁通，它可以穿过钢制的结构件，也可以通过油箱壁，从而形成了通路。但是很多机械设计者在进行钢结构件设计的时候没有考虑到磁通这种现象，因此最终引起了磁滞或者涡流损耗，这也就是为什么变压器的部分金属构件会发热的原因，而且还导致了变压器的功率损耗增多，更严重的时候很可能会烧毁变压器。

■1.3 造成配电变压器不安全运行

配电变压器的电阻是平行设计，而且每个绕组的结构性能是一样，所以最大出力必须不能超过三相负荷中的最大一相的额定容量，但是在负荷不平衡的时候，出力就会因此受到很大的局限，最大值变最小值，过载能力明显降低，如果是在严重不平衡的情况时，很容易因某相负荷过载而导致过热烧坏其变压器绕组。

■1.4 影响配网电能的质量

倘若三相负荷不平衡，变压器的各相电流就会不同，所以每一相内的电压降就会不一样，相比之下，负载电流大相电压降就会越大，负载电流越小相的电压降就会越小，这种情况产生了不对称的输出电压，中性点会飘移。

■1.5 输出功率的降低引起绕组温度的升高

三相负荷不平衡产生的三相电压相互不对称，这种现象很容易造成配电变压器的铁芯产生逆序磁场，因此就配电变压器只能在有的磁场里面工作。因此配电变压器的运行不随磁场的变化而变化，但是变压器的逆序阻值相对比较小，所以逆序的电流比较大。逆序电流以及逆序磁场会导致很大的逆序力矩，配电变压器的输出功率就会降低，绕组温度升高，使得配电变压器不能够安全运行。

2. 引起三相负荷不平衡的因素

■2.1 没有重视三相负荷不平衡这个问题

运维管理人员不理解配电变压器三相负荷不平衡严重后果，在日常的工作以及运行维护中没有按照公司规定，没有认真完成自己应做的工作，规定中明确指出变压器低压出口处电流的不平衡程度的最高限度就是10%，主要的分支干线以及所有的地压主干线首端的不平衡程度的最高限度是20%，变压器中的中性电流最大不能高于低压侧额定电流的四分之一。运维管理人员因为重视程度不够，没有严格按照运行规程明确规定进行核对调整，很多都是只要线损在允许的范围之内、按照时间规定将电费收取上来、没有出现安全事故就当作是进了自己应尽的职责，从而不再进行彻底的分析和检查，造成配电设备运维监管力度不够。

■2.2 季节影响或者是临时用电突发负荷情况

在夏季和冬季由于天气的原因很多用电客户使用大功率耗电电器，从而造成配电变压器三相负荷不平衡。

■2.3 存在大量的单相用电设备的使用

以前居民用电的用途主要是电灯进行采光照明，就算这种情况下三相负荷有所不平衡，但是这个用电设备所造成的电能损失也是很有限的，但是现如今经济飞速发展，人们增加了很多的用电设备，工厂里面、家庭里面，大功率用电设备已经在居民区非常普遍，很多用户因为生活观念发生了翻天覆地的变化、也有的家庭因为经济能力有提高，家庭设备几乎全部电气化，比如取暖、制冷、做饭、烧水、洗衣服等等，这些设备在给大家带来便捷的同时也加重了单相负载，所以造成了配电变压器三相负荷不平衡。

■2.4 统计数据不准确

运维管理人员前期绘制的配电变压器的网络图或者负荷图等相关的数据，可能会由于住户的变更、电能表的更换等原因，使得数据有所变动，但是没有被及时进行纠正。

3. 应对措施

■3.1 加强日常管理工作

（1）经常核对配网资料

定期组织专人对相关的资料图、数据等进行核对，检查是否有变化，如果有就应该立即更正。公司制定严厉的惩罚分明的制度，并且要落实执行，提高运维管理人员的工作积极性及工作热情。

（2）加强配电变压器的测试工作

给运维管理人员配备钳形表，每月都至少进行一次配电变压器三相负荷电流测试，检查三相负荷不平衡率的情况，在特殊时期还需要增加检验次数。

■3.2 调整三相负荷做到“四平衡”

各个支路平衡、主干线平衡、计量点间的平衡、变压器的低压出口侧平衡，将每个用户的平均用电量作为调整的依据，把用电量差不多的归为一个类别，均匀的在配网的三相上面调整。根据各个小区的特点，公司要合理的设计配网改造计划。

＊ ［1］ 顾华忠， 华益军. 浅谈配电变压器三相负荷不平衡运行的管理［J］. 电子世界， 2014（2）：42-42.

＊ ［2］ 范慧清. 分析配电变压器三相负荷不平衡的影响及采取解决措施［J］. 电工技术：理论与实践， 2015（12）：203-204.

＊ ［3］ 张扬. 配电变压器三相不平衡产生原因与危害性分析［J］. 科技研究， 2014.