探讨三相变压器不对称运行

国网合肥供电公司 范新海 王晓宏

探讨三相变压器不对称运行

国网合肥供电公司 范新海 王晓宏

对于实际三相变压器应用中，需要其保持对称运行的状态，但是因为电压以及负载不对称等原因，从而会导致不同三相电流大小，使三相变压器出现不对称运行，影响使用变压器设备的安全。以下本篇就来探讨三相变压器不对称运行问题。

不对称；变压器运行；三相变压器

引言

基于三相变压器的不对称运行问题，不仅会加大实际运行中变压器的损耗，还将会影响变压器使用寿命，增加输配线路损耗，不利于发挥实际变压器使用效率。以下本篇浅析变压器不对称运行原因，并为之提出改进措施。

一、三相变压器不对称运行弊端

1.1 加大变压器损耗

三相变压器，在其运行中的损耗主要有空载损耗与负载损耗，变压器不对称运行，必将会增加变压器损耗[1]。三相变压器不对称运行时，负载损耗就成为三只单相变压器负载损耗的和，因此在变压器负载下，不对称运行时功率损耗较高。

1.2 影响变压器寿命

三相变压器不对称运行，会导致变压器的零序电流过大，在铁芯中产生零序磁通，引起磁滞、涡流损耗，从而是局部的金属件温升增高，容易导致变压器运行事故，影响变压器使用时间。

1.3 浪费电力

不对称运行的三相变压器，会导致变压器内存在不平衡电压，从而在正序、负序以及零序三个不同电压分量作用下，使变压器电动机出力有所减少，将会消耗电动机的电能，增加变压器输配线路损耗，造成电力浪费。

二、分析变压器不对称运行原因

2.1 三相负载不一样

三相变压器应用中，可以供电给照明设备、电焊设备等负载应用，但是也三相变压器主要供电给大电气、钢炉等有单相性质的大负载，由于负载不同，也会使流过变压器的电流不对称，导致三相变压器的阻抗压降也不对称，从而形成三相变压器中二次侧三相电压不对称[2]。三相变压器电压的不对称，不利于三相感应的电动机以及照明设备的安全运行。对于一般来说，由于三相变压器本身阻抗不同，从而会造成电压的不对称，并且电压的变化程度也是不大一样的。

2.2 三相变压器组成问题

当三相变压器组中，由三台单相变压器组成，一相电路损坏后，用不同参数的电路来代替，此时就会造成电流以及电压不对称，影响三相变压器对称运行。基于这种三相变压器组，在其运行时，不仅会导致本组电流不对称运行，还同时会使其它和电路相接的变压器产生不对称电流，影响三相变压器运行。

2.3 不对称接线原因

对于三相变压器接线中，应用不对称接线的方式，也将会造成变压器的不对称运行。例如，在实际中应用两线一地制接线，此时在变压器的线路中，就主要由大地来充当导线，以此作为一相电路，由于线路和大地电阻是不一样的，就会使变压器的电压不对称[3]，就会造成不良危害。变压器三相运行中，若是线路暂停运行，可以零线去代替暂时运行线路，使三相运行转换为二相运行，从而会造成变压器的不对称运行。

三、分析三项变压器不对称运行实例及解决方案

3.1 不对称运行实例一

三相变压器中，单相短路运行，单相运行是不对称运行中的一种特殊情况，有时会遇到。例如，三相电流中要照明，只用其中一相。

向量图示中，把A，B，C相的正，负，零序的相量叠加起来，得IA，IB，IC不对称分量。

并变换关系的数学式：

设A相短路，B，C相开路，此时，IA=IK（短路电流），IB=IC=0。针对此时，三相变压器的副边电流，就形成一个不对称的电力系统，可以在实际中，用对称分量的方法，将其分解成3个对称分量的系统[4]。根据磁势平衡原理，原边也将产生与副边大小相等的方向反方向电流系统，以此来抵消变压器的副边电流磁势。原边各相的电流就是：

尽管外施电压对称，当副方接有单相负载后，在每相绕组上都叠加有零序电势造成相电压不对称，称这种现象为“中心浮动”其程度取决于E0而E0大小又取决于零序电流的大小和铁芯结构。

3.2 解决方法

在三相变压器运行中，对于电路短路前，其三相磁通ΦA、ΦB、ΦC就是三相对称电势，并且其二次侧三相电势的Ea、Eb、Ec，也是一种三相对称电势。可以将变压器实现短路后，这样就可以确保变压器的一、二次侧电流系统平衡，并且还不会影响对称的磁通与电势，确保变压器运行正常。

但在三相变压器的二次侧零序电流，就不再是平衡的，可以在铁心中叠加Φa0、Φb0、Φc0零序磁通，使其可以在原来三相的对称磁通上，从而得到三相变压器中一组不对称的三相磁通 Φ’A、Φ’B、Φ’C[5]。另外，在组式的三相变压器中，若是零序磁通畅通无阻，还发生不对称运行，多是因为Y,yn接法单相短路造成的，使得三相变压器不对称运行。芯式三相变压器中，零序磁通会被抑制，降低中点浮动弊端，在三相变压器的容量不太大之时，就可以应用心式Y,yn方法接法，避免三相变压器不对称运行。

3.3 应用无功补偿装置

安装无功补偿装置，可以进行无功补偿，自动调整三相变压器运行中不平衡电路中的有功电流，消减变压器的中性点电流和铁损及附加铜损；补偿负荷所需的无功功率；减小中性点电压偏移。减少三相变压器的功率，可以有效降低电网设备的建设投资，可以减少变压器损耗的电流，减少变压器运行中国的有功损耗。还可以调整三相变压器的不平衡电流，降低变压器故障率，简介减轻电力工人的劳动强度，显著提高三相变压器负荷利用率，降低配电变压器单相或两相过负荷烧毁的机率，平均节电效率比单纯的分相补偿装置可提高10%以上。 改善供电电压质量，使三相电压平衡，延长三相变压器用电设备寿命，提高三相变压器设备使用效率。

3.4 强化运行监管

三相变压器值班人员，在发现不正常现象运行后，应设法在实际中尽快消除不对称运行状态，并及时能够汇报值长与场长，并将不对称运行经过以及情况记录起来，方便长期维护变压器。若在实际中，发现三相变压器运行出现异常现象，就必须西安停用变压器，并对三相变压器缺陷进行维修处理。应核查出三相变压器每一回路灯具数量，按照规范规定每一单相回路电流不应超过15A 等。在查找出三相变压器原因之后，可以针对系统规划的配电线路，按要求合理分配其单相回路的承载负荷量，确保三相变压器中的每一个回路趋于平衡，并且，还需要定期针对配电网线路，在线测试三相负荷电流，强化零线电流测试工作，减少线路的中性线电流感染，降低变压器运行损耗。同时，还应该适当减少单相负载电流接线长度，用三相四线制方法进行低压干线与分支线建设，减少变压器线路迂回，避免变压器运行中的交叉跨越，降低不对称运行的发生。

结论

综上所述，变压器不对称运行，会对变压器本身造成危害，针对三相变压器不对称运行情况进行分析，找出其不对称运行的原因，并为之提出改善措施，避免变压器不对称运行的发生，降低变压器不对称运行危害。

[1]李俊卿,李志远,杨宝明等．三相变压器不对称运行的分析[J]．华北电力大学学报,2001,28(4):15-18．

[2]吕邱忠．探讨电力系统的三相负荷不对称运行及解决措施[C]．2011．河南有色金属工业科技创新会议论文集,2011:1-9．

[3]刘谋君,罗隆福,张志文等．星形-双梯形接线平衡变压器负序及效率分析[J]电力自动化设备,2012,32(8):66-70．