探討三相變壓器不對稱運行

國網合肥供電公司 范新海 王曉宏

探討三相變壓器不對稱運行

國網合肥供電公司 范新海 王曉宏

對于實際三相變壓器應用中，需要其保持對稱運行的狀態(tài)，但是因為電壓以及負載不對稱等原因，從而會導致不同三相電流大小，使三相變壓器出現(xiàn)不對稱運行，影響使用變壓器設備的安全。以下本篇就來探討三相變壓器不對稱運行問題。

不對稱；變壓器運行；三相變壓器

引言

基于三相變壓器的不對稱運行問題，不僅會加大實際運行中變壓器的損耗，還將會影響變壓器使用壽命，增加輸配線路損耗，不利于發(fā)揮實際變壓器使用效率。以下本篇淺析變壓器不對稱運行原因，并為之提出改進措施。

一、三相變壓器不對稱運行弊端

1.1 加大變壓器損耗

三相變壓器，在其運行中的損耗主要有空載損耗與負載損耗，變壓器不對稱運行，必將會增加變壓器損耗[1]。三相變壓器不對稱運行時，負載損耗就成為三只單相變壓器負載損耗的和，因此在變壓器負載下，不對稱運行時功率損耗較高。

1.2 影響變壓器壽命

三相變壓器不對稱運行，會導致變壓器的零序電流過大，在鐵芯中產生零序磁通，引起磁滯、渦流損耗，從而是局部的金屬件溫升增高，容易導致變壓器運行事故，影響變壓器使用時間。

1.3 浪費電力

不對稱運行的三相變壓器，會導致變壓器內存在不平衡電壓，從而在正序、負序以及零序三個不同電壓分量作用下，使變壓器電動機出力有所減少，將會消耗電動機的電能，增加變壓器輸配線路損耗，造成電力浪費。

二、分析變壓器不對稱運行原因

2.1 三相負載不一樣

三相變壓器應用中，可以供電給照明設備、電焊設備等負載應用，但是也三相變壓器主要供電給大電氣、鋼爐等有單相性質的大負載，由于負載不同，也會使流過變壓器的電流不對稱，導致三相變壓器的阻抗壓降也不對稱，從而形成三相變壓器中二次側三相電壓不對稱[2]。三相變壓器電壓的不對稱，不利于三相感應的電動機以及照明設備的安全運行。對于一般來說，由于三相變壓器本身阻抗不同，從而會造成電壓的不對稱，并且電壓的變化程度也是不大一樣的。

2.2 三相變壓器組成問題

當三相變壓器組中，由三臺單相變壓器組成，一相電路損壞后，用不同參數的電路來代替，此時就會造成電流以及電壓不對稱，影響三相變壓器對稱運行。基于這種三相變壓器組，在其運行時，不僅會導致本組電流不對稱運行，還同時會使其它和電路相接的變壓器產生不對稱電流，影響三相變壓器運行。

2.3 不對稱接線原因

對于三相變壓器接線中，應用不對稱接線的方式，也將會造成變壓器的不對稱運行。例如，在實際中應用兩線一地制接線，此時在變壓器的線路中，就主要由大地來充當導線，以此作為一相電路，由于線路和大地電阻是不一樣的，就會使變壓器的電壓不對稱[3]，就會造成不良危害。變壓器三相運行中，若是線路暫停運行，可以零線去代替暫時運行線路，使三相運行轉換為二相運行，從而會造成變壓器的不對稱運行。

三、分析三項變壓器不對稱運行實例及解決方案

3.1 不對稱運行實例一

三相變壓器中，單相短路運行，單相運行是不對稱運行中的一種特殊情況，有時會遇到。例如，三相電流中要照明，只用其中一相。

向量圖示中，把A，B，C相的正，負，零序的相量疊加起來，得IA，IB，IC不對稱分量。

并變換關系的數學式：

設A相短路，B，C相開路，此時，IA=IK（短路電流），IB=IC=0。針對此時，三相變壓器的副邊電流，就形成一個不對稱的電力系統(tǒng)，可以在實際中，用對稱分量的方法，將其分解成3個對稱分量的系統(tǒng)[4]。根據磁勢平衡原理，原邊也將產生與副邊大小相等的方向反方向電流系統(tǒng)，以此來抵消變壓器的副邊電流磁勢。原邊各相的電流就是：

盡管外施電壓對稱，當副方接有單相負載后，在每相繞組上都疊加有零序電勢造成相電壓不對稱，稱這種現(xiàn)象為“中心浮動”其程度取決于E0而E0大小又取決于零序電流的大小和鐵芯結構。

3.2 解決方法

在三相變壓器運行中，對于電路短路前，其三相磁通ΦA、ΦB、ΦC就是三相對稱電勢，并且其二次側三相電勢的Ea、Eb、Ec，也是一種三相對稱電勢。可以將變壓器實現(xiàn)短路后，這樣就可以確保變壓器的一、二次側電流系統(tǒng)平衡，并且還不會影響對稱的磁通與電勢，確保變壓器運行正常。

但在三相變壓器的二次側零序電流，就不再是平衡的，可以在鐵心中疊加Φa0、Φb0、Φc0零序磁通，使其可以在原來三相的對稱磁通上，從而得到三相變壓器中一組不對稱的三相磁通 Φ’A、Φ’B、Φ’C[5]。另外，在組式的三相變壓器中，若是零序磁通暢通無阻，還發(fā)生不對稱運行，多是因為Y,yn接法單相短路造成的，使得三相變壓器不對稱運行。芯式三相變壓器中，零序磁通會被抑制，降低中點浮動弊端，在三相變壓器的容量不太大之時，就可以應用心式Y,yn方法接法，避免三相變壓器不對稱運行。

3.3 應用無功補償裝置

安裝無功補償裝置，可以進行無功補償，自動調整三相變壓器運行中不平衡電路中的有功電流，消減變壓器的中性點電流和鐵損及附加銅損；補償負荷所需的無功功率；減小中性點電壓偏移。減少三相變壓器的功率，可以有效降低電網設備的建設投資，可以減少變壓器損耗的電流，減少變壓器運行中國的有功損耗。還可以調整三相變壓器的不平衡電流，降低變壓器故障率，簡介減輕電力工人的勞動強度，顯著提高三相變壓器負荷利用率，降低配電變壓器單相或兩相過負荷燒毀的機率，平均節(jié)電效率比單純的分相補償裝置可提高10%以上。 改善供電電壓質量，使三相電壓平衡，延長三相變壓器用電設備壽命，提高三相變壓器設備使用效率。

3.4 強化運行監(jiān)管

三相變壓器值班人員，在發(fā)現(xiàn)不正常現(xiàn)象運行后，應設法在實際中盡快消除不對稱運行狀態(tài)，并及時能夠匯報值長與場長，并將不對稱運行經過以及情況記錄起來，方便長期維護變壓器。若在實際中，發(fā)現(xiàn)三相變壓器運行出現(xiàn)異常現(xiàn)象，就必須西安停用變壓器，并對三相變壓器缺陷進行維修處理。應核查出三相變壓器每一回路燈具數量，按照規(guī)范規(guī)定每一單相回路電流不應超過15A 等。在查找出三相變壓器原因之后，可以針對系統(tǒng)規(guī)劃的配電線路，按要求合理分配其單相回路的承載負荷量，確保三相變壓器中的每一個回路趨于平衡，并且，還需要定期針對配電網線路，在線測試三相負荷電流，強化零線電流測試工作，減少線路的中性線電流感染，降低變壓器運行損耗。同時，還應該適當減少單相負載電流接線長度，用三相四線制方法進行低壓干線與分支線建設，減少變壓器線路迂回，避免變壓器運行中的交叉跨越，降低不對稱運行的發(fā)生。

結論

綜上所述，變壓器不對稱運行，會對變壓器本身造成危害，針對三相變壓器不對稱運行情況進行分析，找出其不對稱運行的原因，并為之提出改善措施，避免變壓器不對稱運行的發(fā)生，降低變壓器不對稱運行危害。

[1]李俊卿,李志遠,楊寶明等．三相變壓器不對稱運行的分析[J]．華北電力大學學報,2001,28(4):15-18．

[2]呂邱忠．探討電力系統(tǒng)的三相負荷不對稱運行及解決措施[C]．2011．河南有色金屬工業(yè)科技創(chuàng)新會議論文集,2011:1-9．

[3]劉謀君,羅隆福,張志文等．星形-雙梯形接線平衡變壓器負序及效率分析[J]電力自動化設備,2012,32(8):66-70．