浅谈配电变压器三相负荷不平衡治理

浅谈配电变压器三相负荷不平衡治理

朱磊

（国网吉林省电力有限公司延边供电公司吉林敦化133700）

摘要：在低压三相四线制的城市居民和农网供配电系统中，由于单相负荷分布的不均衡和投入使用的随机性，使得三相电流不平衡客观存在并且无规律性可循，对电能质量带来很大影响，成为低压配电网运行维护中一个突出的问题；阐述三相不平衡对配电变压器和线路损耗的影响，介绍有源不平衡补偿装置的原理和对三相不平衡的治理效果。

关键词：配电网；有源不平衡补偿装置；三相不平衡

配电变压器在不对称运行时，将会在配电网中产生相应的负序电流和零序电流，不但会增加变压器的附加损耗和影响变压器的出力，而且会增加线路损耗，降低电动机的转矩。另外，负序电流还会影响电能表的计量精度，给供电部门造成计费损失；同时，电网中的零序电流会造成中性点电位偏移，使负荷较小相的相电压升高，负荷较大相的相电压降低，在极端情况下会烧毁用户的用电设施，对电力系统和用户造成危害。因此，三相不平衡带来的危害及治理措施值得研究。

1、三相负荷不平衡的产生原因

低压三相负荷一相接入的单相负荷过重，一相接入的单相负荷较轻，另一相接入的单相负荷更轻或极轻;或者一相接入单相负荷与电源距离过近，一相接入单相负荷与电源较远，另一相接入单相负荷与电源距离更远，就势必造成三相负

荷不平衡，国标GB/T15543—2008《电能质量三相电压允许不平衡度》中规定:电力系统公共连接点正常运行方式下，负序电压不平衡度允许值为2%，短时(1min)间不得超过4%。三相负荷不平衡使变压器中性点位移，位移量可用电源中性点N与负荷点N'之间的电压UNN'表示。导致三相负荷不平衡，主要有以下几点:

(1)配电设计时，没有把单项用电设备均衡地分摊到三相中。

图1中性点位移

(2)即使设计时三相负荷基本平衡，但在运行时由于各种用电设备的性质(感性、容性或阻性)不同，工作时间不同步，接入距离不同，都会造成不平衡。

(3)故障状态下引起三相不平衡。可见引起三相负荷不平衡的条件具有简单、容易的特点，所以此问题在配电网中广泛存在，需要大家引起重视。

2、三相负荷不平衡的危害

通过图1，可见中性点位移的结果，势必引起变压器内部和线路上三相压降不同，负荷端三相电压不对称。严重时，其过高或过低的电压导致用电设备不能正常工作，此外对配电变压器也有影响，主要是以下几个方面:

2.1增加了线路的电能损耗

当三相负荷不平衡时，输送同样的负荷电能，损耗会加大，当集中在两相且两相平衡时，线损会增加1．688倍，若集中到一相供电，线损是三相平衡供电的6倍。

2.2降低了配电变压器的出力

配电变压器容量的设计和制造是以三相负载平衡条件确定的，如果三相负载不平衡，配电变压器的最大出力只能按三相负载中最大一相不超过额定容量为限，负荷轻的相就有富裕容量，从而使配电变压器出力降低。例如100kVA配电变压器，二次额定电流为144A，若Ia为144A，Ib、Ic分别为72A，配电变压器的出力只有67%。

2.3缩短用电设备寿命三相不平衡导致用电设备使用寿命缩短，加速设备部件更换频率，增加设备维护成本。

2.4影响电度表计量

三相负载不平衡，影响电度表准确度，使电度表误差增大。

3、配电变压器三相不平衡治理的措施

3.1管理措施

3.1.1建立组织保障体系，成立专项治理工作小组。专项治理工作小组以公司经理、分管副经理为组长、副组长，由公司乡镇供电所管理部牵头，公司运检部和各供电所组成验收、分析、实施三级工作小组，以点带面，逐级分工，构建了三相负荷不平衡治理工作三级管理体系。

实施工作小组：由供电所人员组成，负责现场负荷测试、初步负荷分析、现场三相负荷调整、供电线路“两线”改“四线”、智能补偿设备的安装与调试、后期负荷数据的采集。

分析工作小组：由公司乡镇供电所管理部、运检部和营销部技术骨干组成，负责负荷调整、供电线路改造、智能补偿设备运行状况监控、三相负荷治理前后数据对比分析，以及制定相应的整治策略等工作。

验收工作小组：由公司运检部专责和各部室专业技术骨干组成，负责对分析工作小组上报的数据进行分析、判断，并对已实施负荷不平衡治理的配电变压器台区进行整体工作验收，验收治理效果是否达标。

3.1.2制定配电变压器三相负荷不平衡治理方案。

根据2015年6月实际存在的三相负荷不平衡配电变压器情况，出台了配电变压器三相负荷不平衡专项治理方案，制定了具体的逐月治理工作计划。各供电所根据治理计划，每月按时间节点对三相负荷不平衡配电变压器进行集中整治，逐步消除三相负荷不平衡配电变压器。

3.1.3强化三相负荷不平衡配电变压器的监测。在治理期间，乡镇供电所管理部和供电所设定专人，持续关注农村配电网运行监测系统中三相负荷不平衡配电变压器数据，汇总三相负荷不平衡配电变压器信息，对实际情况进行摸排，并及时向供电所反馈最新数据。

3.1.4加强三相负荷不平衡治理计划管控。针对三相负荷不平衡严重的配电变压器，制定了治理作业流程，细化了治理实施计划，避免同一台配电变压器长期反复出现三相不平衡。

3.1.5建立三相负荷不平衡治理分析机制。根据专项治理期间发现的问题，专项治理工作小组定期组织召开专题分析会，提出解决办法。如针对用电负荷由两相线路串接供电的不合理供电方式，将其改造为四线供电；对用电负荷分配极端不平衡的配电变压器，现场测试负荷重新调整分配；对三相不平衡反复治理无明显效果的配电变压器，加装智能补偿设备等。

3.1.6强化指标责任考核。乡镇供电所管理部作为主管部门，每月按治理工作实际情况，按已制定的考核办法对各供电所进行考核，及时兑现。同时向专项治理工作小组书面反馈考核执行情况。

3.2技术措施

3.2.1改造不合理的供电接线方式。

部分配电变压器原有的低压线路供电接线方式不合理，主要是部分街道、巷道狭窄无法立杆架线，电源采用沿墙敷设一相一中两线串接供电，致使所接负荷均在一相，造成三相负荷不平衡。针对这种情况，主要通过加装电缆分支箱、沿墙敷设四线等方式将两线供电改为四线供电，彻底改造解决了供电接线方式不合理的弊端，这也是此次专项治理最有效的措施之一。

3.2.2调整分布不合理的三相负荷

通过对现场配电变压器三相负荷的测试与农村配电网运行监测系统的监测分析相结合，对三相负荷进行合理分配。根据配电变压器三相负荷分布不平衡的实际情况，现场进行三相负荷的调整和切改，尽量将三相负荷平衡分配。通过现场测试和监测系统分析，配电变压器三相负荷不平衡主要集中在早、午、晚三个用电高峰时段，为了减小对用电客户的停电影响，在调整三相负荷时注意选择非高峰用电时间进行停电工作，调整负荷后持续关注三相负荷的变化情况。

结语

电网公司在能源的使用中扮演重要的角色，为了响应国家的号召，也为了自身的利益，都要从多个方向，寻找节能降耗的新途径，在配网中，配电变压器数量众多，存在三相不平衡的问题普遍存在，所以从其研究与治理角度入手，对我国的节能降耗必将起到积极的推动作用。

参考文献

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[2]催建明．从一起事故看三相负荷不平衡对配电变压器的危害[J]．山西煤炭，1999(3)．

[3]廖学琦．农网线损计算分析与降损措施(第二版)[M]．北京:中国水利水电出版社，2008．