配电变压器三相负荷不平衡的危害及改善

摘要：城网改造陆续完成后，低压电网结构发生了很大的变化，电网结构薄弱环节基本上已经解决，低压电网的供电能力大大增强，电压质量明显提高，大部分配电台区的低压线损率降到了1O以下，但仍有个别配电台区因三相不平衡负载等原因而造成线损率居高不下，给供电管理企业特别是基层供电部门造成较大的困难和损失。本文分析了配电变压器三相负荷不平衡的危害，并提出改善措施。

关键词：配电变压器；三相负荷；危害；改善

一、配电变压器三相负荷不平衡的危害

1.1 线损增加

配电变压器的负载损耗随变压器的负载电流变化而变化,并与负载电流的平方成正比，在变压器输送相同容量的情况下，三相负荷不平衡，其有功损耗增大。另外，导线上也将产生功率损耗。不平衡度越大，线路损耗就越大。

1.2 增加配电变压器的电能损耗

配电变压器是低压电网的供电主设备，当其在三相负载不平衡工况下运行时，将会造成配变损耗的增加。因为配变的功率损耗是随负载的不平衡度而变化的。

1.3 配变出力减少

配变设计时，其绕组结构是按负载平衡运行工况设计的，其绕组性能基本一致，各相额定容量相等。配变的最大允许出力要受到每相额定容量的限制。假如当配变处于三相负载不平衡工况下运行，负载轻的一相就有富余容量，从而使配变的出力减少。其出力减少程度与三相负载的不平衡度有关。三相负载不平衡越大，配变出力减少越多。为此，配变在三相负载不平衡时运行，其输出的容量就无法达到额定值，其备用容量亦相应减少，过载能力也降低。假如配变在过载工况下运行，即极易引发配变发热，严重时甚至会造成配变烧损。

1.4 配变产生零序电流

配变在三相负载不平衡工况下运行，将产生零序电流，该电流将随三相负载不平衡的程度而变化，不平衡度越大，则零序电流也越大。运行中的配变若存在零序电流，则其铁芯中将产生零序磁通。(高压侧没有零序电流)这迫使零序磁通只能以油箱壁及钢构件作为通道通过，而钢构件的导磁率较低，零序电流通过钢构件时，即要产生磁滞和涡流损耗，从而使配变的钢构件局部温度升高发热。配变的绕组绝缘因过热而加快老化，导致设备寿命降低。同时，零序电流的存也会增加配变的损耗。

1.5 影响用电设备的安全运行

配变是根据三相负载平衡运行工况设计的，其每相绕组的电阻、漏抗和激磁阻抗基本一致。当配变在三相负载平衡时运行，其三相电流基本相等，配变内部每相压降也基本相同，则配变输出的三相电压也是平衡的。假如配变在三相负载不平衡时运行，其各相输出电流就不相等，其配变内部三相压降就不相等，这必将导致配变输出电压三相不平衡。同时，配变在三相负载不平衡时运行，三相输出电流不一样，而中性线就会有电流通过。因而使中性线产生阻抗压降，从而导致中性点漂移，致使各相相电压发生变化。负载重的一相电压降低，而负载轻的一相电压升高。在电压不平衡状况下供电，即容易造成电压高的一相接带的用户用电设备烧坏，而电压低的一相接带的用户用电设备则可能无法使用。所以三相负载不平衡运行时，将严重危及用电设备的安全运行。

1.6 电动机效率降低

配变在三相负载不平衡工况下运行，将引起输出电压三相不平衡。由于不平衡电压存在着正序、负序、零序三个电压分量，当这种不平衡的电压输入电动机后，负序电压产生旋转磁场与正序电压产生的旋转磁场相反，起到制动作用。但由于正序磁场比负序磁场要强得多，电动机仍按正序磁场方向转动。而由于负序磁场的制动作用，必将引起电动机输出功率减少，从而导致电动机效率降低。同时，电动机的温升和无功损耗，也将随三相电压的不平衡度而增大。所以电动机在三相电压不平衡状况下运行，是非常不经济和不安全的。

二、造成三相负荷不平衡的原因

(1)对三相负荷平衡的重要性认识不够。管理人员在管理上没有严格按规程规定去做，更没有按考核要求执行。(2)单相用电设备的大量存在。近年来大量的中高档、大功率单相电器已经进入寻常百姓家。在单相负载用电量极大增长的情况下，加上同时使用的几率不一致，可能使低压电网的三相负荷不平衡度加大。(3)由于管理人员对台区的三相负荷变化规律和分配的情况不熟悉，造成在新增单相用户用电申请时，特别是大的单相设备在分配时不能按三相负荷平衡分配。(4)临时用电和季节性用电量增大，如夏季、冬季、节假日期间，各用户用电量增加幅度不一致，造成三相负荷不平衡。(5)忽视了三相四线制用户中三相负荷平衡问题。

三、改善措施

3.1 由不对称负荷引起的电网三相电压不平衡可以采取的解决办法

(1)将不对称负荷分散接在不同的供电点，以减少集中连接造成不平衡度严重超标的问题。

(2)使用交叉换相等办法使不对称负荷合理分配到各相，尽量使其平衡化。

(3)加大负荷接入点的短路容量，如改变网络或提高供电电压级别提高系统承受不平衡负荷的能力。

3.2 加强管理工作

(1)每年组织专人在春季对台区绘制一次配电变压器网络图和负荷分配图，把每个台区各相上的用电户数、电能表的型号等有关数据制定成方便易查的表格，并检查有无遗漏或新增用户，结合负荷变化情况，及时更新。

(2)给专人配备钳形表，每月至少进行一次负荷测试，检查三相负荷不平衡情况．特殊情况时可增加测量次数，当新增负荷或者负荷变化较大时，可随时测量。

(3)针对临时用电、季节性用电，要求管理人员必须熟悉用户的基本情况、安装地点、用电量的变化情况等，然后根据情况及时调整。

(4)新增单相设备申请用电，做好负荷的功率分配,尽可能均匀分配到三相电路上。

3.3 调整三相不平衡负荷。做到“四平衡”

“四平衡”既计量点平衡、各支路平衡、主干线平衡和变压器低压出口侧平衡。在这4个平衡当中，重点是计量点和各支路平衡，可把用户平均用电量做为调整依据，把用电量大致相同的作为一类，分别均匀调整到三相上。

3.4 将三相线路同时引入负荷点

由于三相同时引入负荷点比单相引入负荷点时损耗明显减少,为了取得三相负载的对称，应将三相线路同时引入负荷点。尽量扩大三相四线制的配电区域，减少单相供电干线长度。接户线应尽量由同一电杆上分别从U、V、W 三相引入．且三组单相接户线的负载应尽量平衡。

3.5 合理设计电网改造方案

结合线路改造，为使改造的台区达到三相负荷平衡，必须合理设计电网改造方案。设计前要了解所改造台区的负荷变化规律和负荷分配的情况，对所改造的台区进行现场勘察，掌握负荷分布情况，同时绘制台区负荷分配接线图。严格按三相负荷平衡的原则进行布线，尽量使三相四线深入到各重要负荷中心。

参考文献

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[3]姜宁，王春宁，董其国．线损与节电技术问答[M]．北京：中国电力出版社，2005，6．