变压器空载时三相电压不平衡原因分析

变压器空载时三相电压不平衡原因分析

近年来欧阳海水电站因供电负荷不断增长，原来的两台变压器容量已不能满足需求，常过载运行。为了增加供电量，故将2号变压器容量由4MVA更换为6.3MVA，型号为GS9-6300/10，结线为y,d11。2号变压器安装前按规程规定进行了各项测试工作，测试结果正常。安装就位后又进行了必要的测试及耐压试验，都合格。于是进行冲击合闸试验，冲击合闸试验也未出现异常现象。但当检查变压器副边三相对地电压时，却发现中压不平衡，分别为Uao = 6.8kV，Ubo = 6.2kV，Uco = 5.9kV，线电压基本平衡。该变压器安装前是由一台4MVA的变压器供电，现已将该4MVA的变压器移至1号变压器位置，其母线电压是平衡的。新变压器空载时只带Ⅱ段母线及母线上一组电压互感器，由电压互感器TV测得相电压不平衡。为了查明原因，验证TV及表计完好，将2号变退出，由1号变（4MVA变压器）带I、II段母线测电压，I、II段母线三相电压都是平衡的，由此可以排除TV及表计问题。

将2号变停电退出进行，测试未发现问题，再投入空载运行，现象同前。为了查明原因和对用户负责，未送电，将上述情况告知厂家。厂家对该变压器进行了全面的测试，也未发现问题，得出结论该变压器无质量问题，合格。于是将该变压器又投入空载，检查副边电压，现象仍如前。究竟是什么原因产生这种现象的呢？对用户是否会有影响呢？厂家也不能肯定。而用户急着用电，不能久拖。最后与厂家、用户协商，投入该变压器运行。先投入一条长约4km的空载线路，测母线三相对地电压，分别为Uao = 6.6kV，Ubo = 6.3kV，Uco = 6.1kV。发现三相电压的偏差在变小，继而再投入其它线路，并且投入用户变压器，测用户变压器低压侧（400V侧）电压，看三相电压相差多少，能否使用，于是到用户变压器低压侧测电压，测得三相电压分别为Uao = 235V，Ubo = 234V，Uco = 234V，相电压、线电压都平衡。用户投入各类负荷运行正常。回来后，再测Ⅱ段母线电压，测得电压分别为Uao = 6.3kV，Ubo = 6.3kV，Uco = 6.3kV，三相电压完全平衡。由此进行了总结，得出结论：该变压器空载（只带母线）时三相对地电压不平衡，带上负荷后，电压完全平衡，用户可以放心使用。

经与厂家技术人员进行了分析，到底是什么原因引起这种现象呢？根据厂家人员介绍，厂家在设计制造这台变压器时，与以前的变压器结构上进行了改进，△侧接电源，副边侧接负载，中性点不接地未引出，电压调整抽头由侧从首端引出，在结构上与以前使用的1号、2号变压器有所不同。由于变压器原边与副边绕组、原副边绕组对地、相与相绕组之间都存在电容，又由于结构上的原因，导致三相绕组总的对地电容不相等。在空载只带母线电压互感器情况下，对地电容值主要取决于变压器对地电容，母线电压互感器相当于一个电感，组成的电路原理见图1。现以变压器负荷侧（副边侧）作为电源，变压器中性点为O，变压器对地电容及电压互感器组成的负载阻抗为Z，三相负载的中性点为O’，电路原理见图2，作电压向量图。由于Za、Zb、Zc不相等，故电源中性点O与负载中性点O’不重合，中性点电位发生偏移。电压向量图见图3，点O

与O’的偏移情况视三相负载阻抗Za、Zb、Zc不平衡情况而变化。O’点随着投入线路及负荷情况而变。当投入负荷后，变压器对地容抗远小于负载总阻抗，对电压偏移不产生影响。而设负荷为三相平衡负荷，故点O与点O’重合，三相电压平衡。这就出现了用户用电后，2号变压器（Ⅱ段母线）三相对地电压反而平衡的缘故。因此，可以肯定，Ⅱ段母线的用户可以放心使用，对电气设备不会有什么影响。