浅谈配变三相不平衡危害与对策

黄锐彬

摘要：近几年来，由于配电变压器三相负荷不平衡，运行中出现了很多问题，严重影响了供电企业的效益和用户的电能质量，同时也危害了人身设备安全，本文利用计量自动化系统配变监测计量终端获得的数据，分析配电变压器三相不平衡的危害，并提出降低配电变压器的三相不平衡的对策。

关键字：配电变压器 不平衡度 计量自动化系统 对策

1、前言

随着社会的不断发展，农村居民城市化进程不断加快，人们对电力的需求量越来越大，业扩新装用户就近接电等可能造成配电变压器三相负荷不平衡。据《广东电网公司中低压配电运行管理标准实施细则》规定：变压器的三相负荷应力求平衡，不平衡度不应大于 15%，不符合上述规定时，应将负荷进行调整。不平衡度的计算式为：

2、配变三相不平衡的危害

2.1 影响供电可靠性

配电变压器在三相负荷不平衡状态下运行时，低压侧会产生零序电流，因高压侧没有中性线而没有零序电流，低压侧零序电流产生的零序磁通就不能被抵消，所以，零序磁通只能由配电变压器的油箱壁及其它钢铁构件中通过，磁滞和涡流在钢铁构件内发热，造成配电变压器散热性能降低，导致温度增高，严重时会损坏配电变压器绝缘，甚至烧损配电变压器，造成不必要的停电，降低供电可靠性。

2.2 增加电能损耗

2.2.1 增加变压器损耗

配电变压器在运行过程中会产生功率损耗，包括铁损和铜损。当配电变压器在三相负荷不平衡状况下运行时，低压侧会产生零序电流，零序电流产生的零序磁通不能被抵消，只能由配电变压器的油箱壁及其它钢铁构件中通过，从而在油箱壁中发热产生额外的铁损。 此外，变压器的铜损也会相应的增加，如下：

例1：根据计量自动化系统得110kV流沙变电站10kV流沙线F2A线路下的秀陇南公用配电变压器2016年7月1日的三相电流数据如下：

该变压器的型号为S11-100kVA，2016年7月1日11：30的数据为：Ua=231V，Ub=231V，Uc=230V，Ia=105.6A，Ib=39.2A，Ic=28.8A，假设配电变压器的二次绕组电阻为r，此时秀陇南公用配电变压器的

为：

配电变压器三相的损耗为：

当配电变压器三相负荷平衡时，配电变压器三相的损耗为：

由上计算可见，秀陇南公用配电变压器三相不平衡下运行时的铜损将增加34.6%。

2.2.2 增加线路损耗

电流流过导线时，必然将产生电能损耗，其损耗与通过导线的电流平方成正比。流沙东供电所低压配电网采用三相四线制供电，配电变压器三相负荷不平衡时，中性线即有电流通过，这样不但在相线上有损耗，中性线也会产生损耗，增加了电网线路的损耗。

例2：如例1中秀陇南公用配电变压器，经计算 2016年7月1日 11：30时中性线的电流为：

假设相线及中性线电阻皆为R，配电变压器三相不平衡时的线路功率损耗为：

当配电变压器三相负荷平衡时，线路功率损耗为：

比较得知，三相负荷不平衡运行的线路功率损耗是三相平衡时的 1.86倍。

所以，当配电变压器在三相负荷不平衡运行时，变压器损耗和线路损耗都将增大，并且随着不平衡度的增大，损耗会更大。

2.3 危及安全，影响企业形象

2.3.1降低变压器出力

变压器绕组结构是按对称运行情况设计的，其每组绕组结构性能基本一样，各相容量相等，故变压器的允许最大出力只能按三相负荷中最大一相为限，负荷轻的一相就有富余容量，因此，变压器三相不平衡运行时出力将下降。

例3：如例1中，秀陇南公用配电变压器在三相不平衡运行时的效率为：

可见，配电变压器三相不平衡运行时，变压器的最大输出容量将降低，变压器的负载能力也相应降低。

2.3.2 降低效益影响企业形象

由于低压配电网三相负荷不平衡造成线损电量增加、低压配电装置损坏、低压线路末端低压低、变压器烧毁、线路烧断等配电设备故障的发生，不但增加供电成本，而且更换设备、停电检修会增加停电时间，给用户带来很大的影响，既降低了供电企业的经济效益，又影响了供电企业的形象。

3、降低三相不平衡的对策

通过以上分析得知，配电变压器在三相负荷不平衡状态下运行时会影响供电可靠性的提高、增加电能损耗、危及安全影响企业形象等，降低三相负荷不平衡度使配电变压器三相负荷平衡将成为必然。

3.1加强业扩管理

配电变压器三相不平衡究其源头是业扩管理中现场勘查及装表接电时没有合理有效的管理流程，造成工作的随意性和盲目性，治理配电变压器的三相不平衡必须从根源做起，制定新增负荷管理流程，可以包含以下内容：

（1）结合计量自动化系统采集的数据与现场实测结果，对比分析，每月统计配电变压器三相不平衡度，建立台账，并对配电变压器不平衡度进行分类，形成预警机制。

（2）对于业扩新装的用户，营业部门必须认真审查其用电性质、负荷大小及所属台区等基本情况，然后查看计量自动化系统中该配电变压器的运行数据，分析判断能否增加用户所申请的负荷；

（3）对业扩新装用户负荷超过12kW的用电客户，建议其采用三相四线供电方式，保证对配电变压器的三相不平衡度不产生较大影响。

3.2 做好三相负荷调整

在中低配电网中，三相负荷由于是随机变化的，因此，一般是不平衡的。临时用电、季节性用电、用电客户增减容、销户等都会导致配电变压器三相不平衡度改变，如何掌握这些变动的负荷对配电变压器三相负荷进行调整呢？

首先，要利用计量自动化系统，查询配电变压器的三相电压、电流等数据，其次，根据所得到的数据对配电变压器的三相负荷进行实际测量，实测工作要向低压线路的末端和分支端延伸，进一步发现不平衡负荷的出现地点，确定调整点，为配电变压器的三相负荷进行调整提供依据；最后，根据上面得出的结论，做出最终调荷方案，利用计划检修停电时间对配电变压器三相负荷进行调整。

4、结束语

在供电所实际工作中要加大对配变负荷的分析与统计，依据计量自动化系统按月记录各配变负荷的最大电量与平均电流，定期对配变负荷电流进行现场测试，反馈结果对比分析，及时发现不平衡超标情况，不定期地组织进行有针对性的调整配变三相负荷，从而获得更大的节能效益，提高供电可靠性，树立起良好的企业形象。

参考文献：

[1]《广东电网公司中低压配电运行管理标准实施细则》

[2]《广东电网公司业扩管理细则》