变压器选型不正确造成电压质量不稳定因素的分析报告

易煜锦，宋诗寒,2

（1.广东电网有限责任公司云浮新兴供电局，广东云浮，527300；2.广东电网有限责任公司汕头供电局，广东汕头，515000）

1 台区出现的问题

通过各供电所运维人员的反馈和查阅大量台区首端运行电压系统数据（表1），在供电半径、线径等满足规程设计条件下，发现其台区在同一时间ABC三相电压极度不平衡，台区首端相电压差极大，不同相序之间甚至达到了50V左右的幅度差距。台区经常在同一时间节点某相出现电压过高和某相过低现象，中末端用户频繁出现低电压且布点不规律。针对上述情况，我们对台区开展现场调研、分析、数据比对之后，发现上述台区均使用接线组别为Yy0型的无载变压器。

为了能直观体现Yy型变压器运行的弊端，我们选取多个装有Yy型变压器的台区进行筛选，分析其近一年内，在不平衡电流较大时，对电压质量不稳定造成的影响。分析结果如表1所示。

表1 台区首端数据

由此可见同一台区：（1）假设变压器在空载、档位调尽情况下，其首端电压理论上也去不到250V+以上电压。（2）一般台区负载率高，三相不平衡度严重，首端电压才210V+电压，那么又怎么保证中端及末端的电压质量。

2 Yy0型的无载变压器

图1 系统运行解析图（电网10KV接线统一方式为Δ）

该类型变压器早年由于其线圈机械强度较好，其在制造上所用的绝缘材料较少，价格比较便宜，在不关注电压质量的历史背景下，在偏远的农村电网中被广泛使用。但Yy0型的变压器对其运行场景中的三相不平衡度有严格的要求，其三相不平衡度要在低于15%下运行，要求中性点电流不能大于低压额定电流的25%，否则，电流二次侧负荷将产生三次谐波电流，会危及线圈绝缘，且中性点电压会出现漂移，极大影响了该类型配电变压器设备运行能力。

3 验证过程

为了验证变压器选型是导致电压质量不稳定的关键因素，新兴局于2020年6月，更换了里洞供电所户冲、上盘山、下盆山三个台区的变压器，7月更换大江供电所蓝厂、坡头角、北坑、茅坪田、水汶表5个台区的变压器，共更换了8个台区变压器进行现实与理论的验证，只将原来的Yy型变压器更换为Dy型变压器。

为了方便我们观察与研究，我们引入电压差∆U与中性点电流I。两个概念，来帮助我们更为直观的分析Yy型变压器与Dy型变压器的运行特性。

其中电压差∆U表示为三相电压中最高相电压与三相电压中最低相电压的差值：

中性点电流表示三相负载不平衡时，中性点流过的电流：

由于我们研究只需要大小，不需要方向，所以我们取中性点电流的大小即可：

通过对上述8个台区变压器更换前后，在I0接近的前提下，台区首端其中性点电流与电压差数据比对分析如表2。

表2 台区首端其中性点电流与电压差数据比对分析如表

2 4 5.2 2 3 1.6 1 3.6 1 1.8 1 1 1.1 9 2 2 4.8 2 2 3.3 1.5 2 5 4.6 2 2 1.1 3 3.5 3 4.7 7 3 5.9 8 2 2 7.4 2 2 5.6 1.8 2 6 3.1 2 2 1.4 4 1.7 4 3.8 9 4 7.5 4 2 2 6.2 2 2 3.2 3上盘山水汶表2 4 1.3 2 3 2.8 8.5 1 7.1 4 1 9.7 4 2 3 5 2 3 3.9 1.1 2 4 3.4 2 3 1.4 1 2 2 4.5 7 2 4.3 2 2 3 4.5 2 3 1.7 2.8 2 3 7.6 2 1 5.8 2 1.8 4 6.0 3 5 2.3 1 2 3 1 2 3 0.2 0.8下盆山2 3 3.5 2 2 6.5 7 4.1 8 4.8 5 2 3 6 2 3 5.3 0.7 2 3 0.7 2 1 4.7 1 6 1 0.2 3 9.9 2 2 4 0.9 2 3 8.3 2.6 2 4 2.7 2 1 1.6 3 1.1 2 0.3 8 2 0.9 1 2 3 9 2 3 7 2 2 3 0.7 2 1 4.7 1 6 2 0.4 7 1 9.8 5 2 4 0.9 2 3 8.3 2.6 2 3 9.5 2 1 8.6 2 0.9 2 7.1 8 2 8.0 5 2 3 7.3 2 3 5.8 1.5 2 4 2.1 2 0 5.9 3 6.2 4 6.6 9 4 7.7 8 2 4 4.4 2 4 2 2.4户冲

由表2，我们可以明显看出，在更换前后，在中性点电流相近的前提下，Yy型变压器与Dy型变压器其电压差△U相差甚远。

通过上述实践数据，我们不难发现，8个台区在更换了Dy型变压器后，其电压质量得到了质变，其本质上的原因是电压差△U得到了很大程度上的控制，在更换变压器型号后，无论中性点电流如何变化，电压差△U始终能保持在10V以内，这极大程度的保证了我们的电能质量稳定性。

而对于Yy型变压器，我们发现对于容量较小的变压器只有当中性点电流足够小，电压差△U才能保持在10V以内，在中性点电流较大时，电压差△U甚至能达到50V以上。特别在单相光伏发电时，Yy型变压器的最高电压能达到270V。对供电质量和供电安全都造成了极大的影响。

4 结论

通过现场验证，我们可以判断配网台区电压质量不稳定，容易出现低电压及用户烧毁电器现象，其主要原因是变压器接线组别为Yy型造成的，特别在台区存在单相光伏发电时，其三相不平衡度可达到100%。

5 新兴供电局公变情况

通过系统台账收集，新兴局目前共有1792台公变，其中Dy型变压器有1276台，Yy型变压器有516台。

Yy型变压器具体情况如表3，其中运行超过10年的变压器有34台。

表3

6 解决方案

方案一、调整台区三相不平衡，把三相不平衡度严格控制在15%内。运维人员要多次调节，花费了大量的人力、物力，但对于农村电网地势地貌、受节假日、季节、养殖业、低压光伏上网及负荷用电性质等变化，想要将不平衡电流控制在一个很小的范围是十分困难的，（方案不可取）。

方案二、配置三相自动换相调节器，自动调节三相不平衡率。但存在调节时在相与相的转化时，在先切后换转换时，会造成用户瞬间停电，导致用户感觉频繁停电，存在投诉风险。（方案也不可取）。

方案三、更换变压器，把接线组别为Yy的变压器更换为Dy型，从根本上解决用户低电压及烧毁电器的隐患风险，（最优方案）。

新兴局：A：淘汰更换156台S9--Yy型变压器；B: 淘汰更换容量小于100kVA容量的Yy型；C：利用项目或利旧更换大于100kVA容量的S11及以上的变压器；D：仓库现存量Yy型变压器直接淘汰，不可再利用。

7 结语

为了为用户提供最佳的用电质量，就需要维护电压稳定。由于变压器选型不正确的情况所导致的电压质量不稳定的因素是较多，相关单位应该引起高度的重视，注意分析原因，总结经验。本文采取实际案例分析的方式，提出了有效处理电压质量不稳定的方法，对于实践工作具有重要的指导意义，最终的目的就是促进我国供电质量水平稳定提升。