摘要：国标GB50052《变压器运行规程》、《供配电设计规范》中都规定了Y/Yn0接线的配电变压器运行时中线电流不能超过变压器相、线电流的25%，这是由变压器的结构所决定的。一般要求电力变压器低压电流的不平衡度不得超过10%，低压干线及主变支线始端的电流不平衡度不得超过20%。我国农村低压配电网中配电变压器为Y/Yn0接线，并大量采用了三相四线制接线方式，存在很多的单相负载，这就不可避免地存在配电变压器的三相不平衡运行。作者在分析及了变压器三相负荷不平衡的原因、定量分析了三相负荷不平衡影响的基础上，提出了防止变压器负荷不平衡的措施。
关键词：配电变压器；三相不平衡；电能质量；降损
一、引言
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。所以必须要高度重视配电变压器中的三相不平衡问题，因为该问题会影响到配电网正常供电。因此就要分析造成三相不平衡的因素，有针对性提出解决措施。只有这样才能够真正解决三相不平衡问题，才能够确保供电系统正常工作。
二、导致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，如图（一）所示，图中的UA、UB、Uc分别是三相对称电压，UN为中心点，在三相电流对称运行的情况下，中心的电压UN=0；如果三相电流不对称运行，则 。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。
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5.由于三相电流不平衡，变压器的输出减小
从变压器的结构原理可以看出，变压器输出的大小由每一相的容量所决定的。额定容量与每一相的绕组性能有关，而绕组结构又是根据变压器的三相负载平衡运行状况进行设计，如变压器的运行情况使三相负载失衡，配变的出力情况就会因失衡而降低，导致定额定容量无法输出，备用容量就会减少，进而无法保障过载能力，就会出现配变单相过载现象，这一现象的出现就会使变压器自身发热量加大，容易烧坏配电变压器。
三、防止变压器三相不平衡的措施
1.加强负荷不平衡管理定期进行三相不平衡电流测试，负荷每月至少进行一次测量，特殊情况下如负荷变化较大时，可增加测量次数，对负荷状况做到心中有数。掌握配电设计时三相不平衡度的科学计算方法和三相不平衡的采集方法，为配电变压器负荷提供可靠的数据。文献[4]设计的三相不平度采集系统在采集三相电流时，使用以C8051F单片机作为主控制芯的硬件设备挂接在变压器出口端，每隔1h实时采集和存储三相电流，以供计算三相不平衡度使用。通过通用串行总线（USB）口，将历史采样数录入后台计算系统便可自行进行完成三相不平衡度的计算。
2.改造配电网，加强对三相负荷分布控制 结合农网线路改造，合理设计电网改造方案。配电变压器设置于负荷中心，供电半径不大于500米，主干线、分支干线均采用三相四线制供电，同时制定台区负荷分配接线图，做到任何一个用户的用电改造接入系统，都受三相负荷平衡度的限制，避免改造的随意性。
3.加强用户管理，确保变压器负荷平衡用电与配电应密切配合，根据不同季节用电的特点和运行参数，合理制定电网年度、季度运行方式,及时配电变压器的调整运行方式，平衡有功无功功率, 改善电能质量, 组织定期的负荷实测和理论计算。用电的临时用户，季节性用户，配电变压器运行人员都要及时掌握。尤其对单项设备申请用电，要进行合理搭配。
4.加强无功补偿，促进三相负荷就地平衡由于单相感性设备增多，三相电流不平衡，导致电压质量下降、零相电流增大[5]。进行就地无功补偿，安排减少无功远距离输送，对线损计算制定合理的补偿方式，不但可以降低零相电流，提高电压质量而且补偿后使得变压器利用率提高。
5.线损分相管理，保证三相负荷平衡开展线损分项管理的首要条件是保证配电台区的计量总表必须是三只单相电能表分开计量，或安装具备单相电量计量功能的三相四线电能表。然后，按照每条线路出线所带的低压用户进行分类统计，定期定时抄表。
四、结束语：
配电变压器的三相不平衡运行是不可避免的，防止配电变压器三相不平衡运行是节能、提高电能质量的手段之一。上文分析造成配电变压器三相不平衡运行的原因，对配电变压器三相不平衡产生的影响进行了技术分析，并在此基础上，提出了相应的防止变压器三相不平衡的管理措施。
参考文献：
[1]覃芸,张思寒.电网经济运行分析及措施[J].黑龙江电力,2009(5):334-337.
[2]黄绍平.负荷不平衡对配电变压器的危害和相应的配电设计方法[J].变压器,1996，(5):30-32.
[3]杨云龙,王凤清.配电变压器三相不平衡运行带来的附加损耗、电压偏差及补偿方法[J].电网技术,2004，(8):73-76.
论文作者:吴少新
论文发表刊物:《电力设备》2017年第20期
论文发表时间:2017/11/16
标签：变压器论文; 不平衡论文; 负荷论文; 电流论文; 负载论文; 电压论文; 相电压论文; 《电力设备》2017年第20期论文;