配電變壓器重過載及三相不平衡防治方法

姚偉

（云南電網有限責任公司玉溪通海供電局，云南 玉溪 652700）

0 前言

某縣電力配電變壓器存在重（過）載問題，判定依據見相關標準[1]，通過對基礎數據核實，有的配變系統容量與現場情況一致，有的與現場情況不一致，有的為專變公用（營銷系統數據不一致）有的為終端故障，其屬于配變重載，節假日出現配變重過載突出。

1 配變重過載及故障原因分析

1.1 部分配變容量不滿足用電需求

分析該縣局三相重過載配變發現：大部分臺區的用戶均為高密度商鋪用電。該用電片區內商鋪用電需求大，且動力用戶，用電報裝容量合計110 kW，用電同時率高，臺區負荷較重。

以上情況反映出商業用電的快速增長是導致部分公用配變出現三相重過載的直接原因。片區負荷增長超過預期，導致配變重過載問題，加之配變增容改造項目一段時期實施滯后，因此，一段時間存在三相重過載配變問題。單相重過載的原因主要是配變低壓三相用電負荷分配不平衡，三相不平衡度過大也是引起配變重過載問題，特別是不平衡度大于50%的配變尤為明顯。

1.2 低壓業擴新裝增容不規范

過去一段時間，該局各供電所電壓業擴報裝管理不夠規范，具體存在在以下問題：一是未嚴格執行業擴報裝規范流程規定。二是未嚴格控制配變的負荷上限。三是未認真核實業擴申報容量及其占該臺變的負載率；四是低壓單相電供數十戶用電戶的情況較多，還未做到三相導線平衡供電。以上問題導致部分臺區存在不少的“超容量用戶”，所謂“超容量用戶”就是指用電設備容量明顯超出報裝的容量的用戶，特別是三相動力用戶明顯。

1.3 部分配變布點不合理

一定時期，基于降低人力物力投資、臺變故障率和變壓器落地難協調的因素，總是傾向于設置大容量變壓器供電，未選擇2 臺及以上變壓器供電，易出現單臺變三相不平衡造成重過載等問題。

1.4 部分配變檔案不準確

據前面統計發現：存在配變系統容量與現場情況不一致，系統中部分臺變容量小于運行容量。

2 配變重過載及三相不平衡危害

2.1 配變油溫升高

由于配變過負載運行，其油溫升高，油溫長時間過高，會使油變質，油色變暗，易發生造成配變被迫停運或影響設備安全運行的缺陷[2]。

2.2 配變低壓樁頭等燒損

由于配變過負載運行，其低壓樁頭等接線處長時間發熱，對于存在接頭不緊密的薄弱位置較容易發生變形燒損故障。可判斷：該臺變屬于三相平均重載，單相過載配變，且該配變三相不平衡度嚴重超標。

2.3 降低供電可靠性

由于不平衡度過大，配變低壓側會產生零序電流，其產生的零序磁通從配變的油箱壁和其他鋼構件中通過，磁滯和渦流在鋼構件中發熱，造成變壓器散熱條件降低，導致溫升增高，嚴重時損壞變壓器絕緣，甚至燒損變壓器，造成非計劃停電，降低供電可靠性。

2.4 增加電能損耗

配變不平衡運行時，包括變壓器鐵損和銅損均增加；低壓線路由于零線上有電流，零線上會產生損耗，增加了電網線路損耗。

通過相間負載不平衡變壓器功率損耗計算，在供相同負載條件下，相間負載平衡和相間負載不平衡，配變空載損耗是固定不變的。但是變壓器的負載損耗卻產生較大變化，隨著三相負載不平衡度的增大，其負載損耗也增大。在供相同負載條件下，三相負載最大不平衡度時，配變負載的有功功率損耗是三相平衡負載的3倍。同理也可得出，三相負載最大不平衡度時，配變負載率的無功功率也是三相平衡負載的無功功率消耗的3 倍[3]。

3 防治措施

1）針對備用變壓器少，重過載配變問題突出，“重過載變壓器”指標不好的情況下，根據容量大小逐級替換，做到變壓器以大換小、梯次利用，低壓三相重過載配變問題得到及時解決。

2）對低壓電流不平衡度超過15%且負載率大于60%的配變，及時調整三相負荷平衡。

3.1 優化配變布點

對戶均擁有配變容量偏低無法滿足用電需求的臺區改造，為提高戶均擁有配變容量標準，在選擇改造方案時，首選采取增加布點方式，考慮“小容量、密布點”策略，以建為主，通過增加配變布點進行負荷調整，解決現狀重過載問題。柱上配電變壓器應盡量接近負荷中心，按照“小容量、密布點、短半徑”的原則設置，并按小區居民戶數布點；柱上變壓器容量根據負荷需要選取，三相柱上配電變壓器容量一般不超過500 kVA[1]。

為防范柱上配電變壓器的重過載和輸出電壓偏低，變壓器的最大電流不宜高于額定電流的75%，超過時應考慮新增布點或增容改造。變壓器的位置應符合下列要求：

1）靠近負荷中心，降低低壓供電半徑；

2）避開易爆、易燃、污穢嚴重及地勢低洼地帶；

3）高壓進線、低壓出線方便；

4）便于施工、運行維護。

3.2 差異化選用配變

優先選用高過載配變。高過載能力配電變壓器在正常溫升試驗要求的基礎上，應滿足在1.5 倍額定容量6 h、1.75 倍額定容量3 h、2.0倍額定容量1 h 階段性連續運行對于年平均負載率不高、負荷峰谷差大、特定時期（如春節、農忙時期等）負荷短時大幅增長容易造成常規變壓器短時嚴重過載的配電臺區，應根據實際情況選用高過載能力配電變壓器。比如，增容困難的重載臺區，無法實現增容的臺區可以選擇使用高過載能力配電變壓器。

選用節能型配電變壓器，其空載損耗和負載損耗應滿足國家、行業和公司的能效限定值要求。在滿足技術經濟條件下，空載損耗和負載損耗達到領跑能效值的配電變壓器。每臺變壓器均應安裝配電變壓器監測終端。

配電變壓器容量主要根據負荷情況確定，負荷密度大的地段選用較大容量配電變壓器，負荷間歇性變化的B 級C 級供電區域和負荷季節性變化的D 級區域應選用高過載配電變壓器。

對于環保、消防要求及場地限制等因素影響的區域，選用干式變壓器。配電變壓器容量主要根據負荷情況確定，負荷密度大的地段選用較大容量配電變壓器，負荷間歇性、季節性變化大的區域應選用高過載配電變壓器。

3.3 完善低壓報裝流程

做實現場查勘，科學選擇供電臺區。一是按照公式：配變負載率= 低壓高峰時段平均電流÷ 低壓額定電流×100%，計算擬供電配變高峰時段負載率。

4 結束語

針對重過載配變情況，及時組織該臺區用電檢查，重點檢查非居民動力用戶用電設備容量，對重過載配變進行監控，并對達到預警值的配變及時進行處理，對系統監測發現的重過載配變開展特巡，包括紅外測溫等。