配電變壓器三相負(fù)荷不平衡的危害、產(chǎn)生原因及解決措施

導(dǎo)讀

本文分析了配電變壓器三相負(fù)荷不平衡的危害、產(chǎn)生的原因，并提出解決不平衡的措施。

一配電變壓器三相負(fù)荷不平衡的危害

1.線損增加：配電變壓器的負(fù)載損耗隨變壓器的負(fù)載電流變化而變化，并與負(fù)載電流的平方成正比，在變壓器輸送相同容量的情況下，三相負(fù)荷不平衡，其有功損耗增大。

另外，導(dǎo)線上也將產(chǎn)生功率損耗。不平衡度越大，線路損耗就越大。

2.增加配電變壓器的電能損耗：配電變壓器是低壓電網(wǎng)的供電主設(shè)備，當(dāng)其在三相負(fù)載不平衡工況下運(yùn)行時(shí)，將會(huì)造成配變損耗的增加。因?yàn)榕渥兊墓β蕮p耗是隨負(fù)載的不平衡度而變化的。

3.配變出力減少：配變?cè)O(shè)計(jì)時(shí)，其繞組結(jié)構(gòu)是按負(fù)載平衡運(yùn)行工況設(shè)計(jì)的，其繞組性能基本一致，各相額定容量相等。

配變的最大允許出力要受到每相額定容量的限制。假如當(dāng)配變處于三相負(fù)載不平衡工況下運(yùn)行，負(fù)載輕的一相就有富余容量，從而使配變的出力減少。

其出力減少程度與三相負(fù)載的不平衡度有關(guān)。三相負(fù)載不平衡越大，配變出力減少越多。為此，配變?cè)谌嘭?fù)載不平衡時(shí)運(yùn)行，其輸出的容量就無(wú)法達(dá)到額定值，其備用容量亦相應(yīng)減少，過(guò)載能力也降低。

假如配變?cè)谶^(guò)載工況下運(yùn)行，即極易引發(fā)配變發(fā)熱，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)斐膳渥儫龘p。

4.配變產(chǎn)生零序電流：配變?cè)谌嘭?fù)載不平衡工況下運(yùn)行，將產(chǎn)生零序電流，該電流將隨三相負(fù)載不平衡的程度而變化，不平衡度越大，則零序電流也越大。

零序電流通過(guò)鋼構(gòu)件時(shí)，即要產(chǎn)生磁滯和渦流損耗，從而使配變的鋼構(gòu)件局部溫度升高發(fā)熱，繞組絕緣因過(guò)熱而加快老化，導(dǎo)致設(shè)備壽命降低。

5.影響用電設(shè)備的安全運(yùn)行：配變是根據(jù)三相負(fù)載平衡運(yùn)行工況設(shè)計(jì)的，其每相繞組的電阻、漏抗和激磁阻抗基本一致。

當(dāng)配變?cè)谌嘭?fù)載平衡時(shí)運(yùn)行，其三相電流基本相等，配變內(nèi)部每相壓降也基本相同，則配變輸出的三相電壓也是平衡的。

假如配變?cè)谌嘭?fù)載不平衡時(shí)運(yùn)行，其各相輸出電流就不相等，其配變內(nèi)部三相壓降就不相等，這必將導(dǎo)致配變輸出電壓三相不平衡。

同時(shí)，配變?cè)谌嘭?fù)載不平衡時(shí)運(yùn)行，三相輸出電流不一樣，而中性線就會(huì)有電流通過(guò)。因而使中性線產(chǎn)生阻抗壓降，從而導(dǎo)致中性點(diǎn)漂移，致使各相相電壓發(fā)生變化，嚴(yán)重危及用電設(shè)備的安全運(yùn)行。

6.電動(dòng)機(jī)效率降低：配變?cè)谌嘭?fù)載不平衡工況下運(yùn)行，將引起輸出電壓三相不平衡。當(dāng)這種不平衡的電壓輸入電動(dòng)機(jī)后，負(fù)序電壓產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與正序電壓產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相反，起到制動(dòng)作用。

但由于正序磁場(chǎng)比負(fù)序磁場(chǎng)要強(qiáng)得多，電動(dòng)機(jī)仍按正序磁場(chǎng)方向轉(zhuǎn)動(dòng)。而由于負(fù)序磁場(chǎng)的制動(dòng)作用，必將引起電動(dòng)機(jī)輸出功率減少，從而導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)效率降低。

同時(shí)，電動(dòng)機(jī)的溫升和無(wú)功損耗，也將隨三相電壓的不平衡度而增大。所以電動(dòng)機(jī)在三相電壓不平衡狀況下運(yùn)行，是非常不經(jīng)濟(jì)和不安全的。

二造成三相負(fù)荷不平衡的原因

（1）對(duì)三相負(fù)荷平衡的重要性認(rèn)識(shí)不夠。管理人員在管理上沒(méi)有嚴(yán)格按規(guī)程規(guī)定去做，更沒(méi)有按考核要求執(zhí)行。

（2）單相用電設(shè)備的大量存在。近年來(lái)大量的中高檔、大功率單相電器已經(jīng)進(jìn)入尋常百姓家。在單相負(fù)載用電量極大增長(zhǎng)的情況下，加上同時(shí)使用的幾率不一致，可能使低壓電網(wǎng)的三相負(fù)荷不平衡度加大。

（3）由于管理人員對(duì)臺(tái)區(qū)的三相負(fù)荷變化規(guī)律和分配的情況不熟悉，造成在新增單相用戶用電申請(qǐng)時(shí)，特別是大的單相設(shè)備在分配時(shí)不能按三相負(fù)荷平衡分配。

（4）臨時(shí)用電和季節(jié)性用電量增大，如夏季、冬季、節(jié)假日期間，各用戶用電量增加幅度不一致，造成三相負(fù)荷不平衡。

三改善措施

1.由不對(duì)稱負(fù)荷引起的電網(wǎng)三相電壓不平衡可以采取的解決辦法：

（1）將不對(duì)稱負(fù)荷分散接在不同的供電點(diǎn)，以減少集中連接造成不平衡度嚴(yán)重超標(biāo)的問(wèn)題。

（2）使用交叉換相等辦法使不對(duì)稱負(fù)荷合理分配到各相，盡量使其平衡化。

（3）加大負(fù)荷接入點(diǎn)的短路容量，如改變網(wǎng)絡(luò)或提高供電電壓級(jí)別提高系統(tǒng)承受不平衡負(fù)荷的能力。

2.加強(qiáng)管理工作

（1）每年組織專人在繪制變壓器網(wǎng)絡(luò)圖和負(fù)荷分配圖，把各相上的用電戶數(shù)、電能表的型號(hào)等有關(guān)數(shù)據(jù)制定成方便易查的表格，并檢查有無(wú)遺漏或新增用戶，結(jié)合負(fù)荷變化情況，及時(shí)更新。

（2）給專人配備鉗形表，每月至少進(jìn)行一次負(fù)荷測(cè)試，檢查三相負(fù)荷不平衡情況。

（3）針對(duì)臨時(shí)用電、季節(jié)性用電，要求管理人員必須熟悉用戶的基本情況、安裝地點(diǎn)、用電量的變化情況等，然后根據(jù)情況及時(shí)調(diào)整。

（4）新增單相設(shè)備申請(qǐng)用電，做好負(fù)荷的功率分配，盡可能均勻分配到三相電路上。

3.調(diào)整三相不平衡負(fù)荷，做到“四平衡”

“四平衡”既計(jì)量點(diǎn)平衡、各支路平衡、主干線平衡和變壓器低壓出口側(cè)平衡。

在這4個(gè)平衡當(dāng)中，重點(diǎn)是計(jì)量點(diǎn)和各支路平衡，可把用戶平均用電量做為調(diào)整依據(jù)，把用電量大致相同的作為一類，分別均勻調(diào)整到三相上。

4.將三相線路同時(shí)引入負(fù)荷點(diǎn)

由于三相同時(shí)引入負(fù)荷點(diǎn)比單相引入負(fù)荷點(diǎn)時(shí)損耗明顯減少，為了取得三相負(fù)載的對(duì)稱，應(yīng)將三相線路同時(shí)引入負(fù)荷點(diǎn)。

盡量擴(kuò)大三相四線制的配電區(qū)域，減少單相供電干線長(zhǎng)度。接戶線應(yīng)盡量由同一電桿上分別從u、v、w三相引入.且三組單相接戶線的負(fù)載應(yīng)盡量平衡。

5.合理設(shè)計(jì)電網(wǎng)改造方案

結(jié)合線路改造，為使改造后達(dá)到三相負(fù)荷平衡，必須合理設(shè)計(jì)電網(wǎng)改造方案。設(shè)計(jì)前要了解負(fù)荷變化規(guī)律和負(fù)荷分配的情況，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)勘察，掌握負(fù)荷分布情況，繪制負(fù)荷分配接線圖。

嚴(yán)格按三相負(fù)荷平衡的原則進(jìn)行布線，盡量使三相四線深入到各重要負(fù)荷中心。

審核編輯：湯梓紅