变压器不平衡运行的危害分析

变压器不平衡运行的危害分析

发表时间：2016-07-01T15:14:01.927Z 来源：《电力设备》2016年第9期作者：刘艳红[导读] 当产生变压器运转不平衡的现象时，进行针对性的设备调整，以较好的确保变压器运转的稳定性和经济性。

刘艳红

（大庆油田有限责任公司第三采油厂第三油矿黑龙江省大庆市 163000）摘要：我国当前的电力体系较为广泛的使用三相四线制补偿方案，这对于变压器单相负载的不平衡提供了可能，从而干扰变压器的正常使用。本文将由变压器不平衡运行的危害着手，开展针对性的分析并提出补偿变压器不平衡运行的技术方案。

关键词：变压器；不平衡；危害分析；技术补偿

前言

常见的变压器不平衡运行从性质上可划分出两个领域，即事故性不平衡以及系统性不平衡。在这其中，事故性不平衡的产生是由于整个电网的变压体系的原因，而解决方案通常是使用设置保护器件的方法。系统性不平衡的产生是由于电网系统中的部分子系统的参数匹配不对称，这种不平衡一般广泛长期出现在整个电网之中[1]。由于我国的变压器普遍是按照三相对称负载进行设计以及生产的，因此其各相绕组的电抗、激磁阻抗一般是一致的。这样当三相负载是基本对称时，各相电流也是一样的，同时在变压器内部各部分的电压下降也相等，因此各相所接出的电压也是一致的。然而当变压器的三相负荷并不平衡时，就会使得变压器每相的电流大小不同，这样变压器内部的各相电压下降就不一致，负载电流偏大的那一相输出的电压就会偏大，负载电流较小的那一相输出电压就会变小，因而使得电压会产生不对称的输出，使得变压器整体输出电压在各个分量上的不平衡。如图a和图b所示的Y/Y0-12方式绕组的变压器三相负载不一致造成的不平衡运转。

图a 变压器的零序电流图b 向量图

一、变压器运转不平衡的危害

1、变压器能耗量上升

鉴于变压器是整个电网体系中十分重要的装备，它的能耗和整个电网体系的运转平衡性有着紧密联系。因而当电网体系中的变压器运转不平衡时，变压器能耗增大将导致整个系统的能源浪费。与此同时，变压器的运转不平衡还会使得其整体功率产生变化。而引起这种现象的原因主要是变压器的绕组架构主要是基于平衡状态下的工作状态所设计的，当变压器由于种种原因无法在平衡状态下运转时，整体的绕组将无法实现设计下的最佳运转性能。当发生这种情况时，实际功率小于额定功率的那一相绕组将会产生剩余容量，使得变压器输出功率变小，呈现出变压器性能不佳的态势。除此以外，当变压器不平衡运行的程度加深时，对于电能的消耗也会一同上升，会使得变压器能够输出的电压继续降低。这会使得变压器实际输出的功率无法满足实际运转的要求，而在这过程中其预先设定的备用功率也会降低，而且随着时间的积累，变压器运转不平衡还会导致发热现象，严重时会导致变压器损坏[2]。

2、变压器电机效率变低

变压器在不平衡运转状态时，变压器的接入电压也会呈现不平衡的状态，就会使得变压器接入电压呈现出负序、正序零序的状态，正序状态以及负序状态下的电压在电机运转的过程中，将会导致旋转磁场的产生，二者引发的的旋转磁场方向是相反的，因而会对变压器的电机的旋转产生阻力。一般而言，正序状态的旋转磁场将会比负序状态的旋转磁场大，这会使得变压器电机按照正序状态旋转磁场运转，然而电机运转的效率鉴于阻力，将会降低。电机的温升会变大同时无功电耗也会上升，使得电机运转的经济性不足，对于其安全也将产生巨大威胁。

3、变压器绕组内耗上升

变压器绕组中会有电流存在，鉴于其电阻使电流产生的热效应，将会导致的电能的损耗，能耗水平与流经该绕组的电流呈正相关的关系。在变压器使用三相四线制接线方式供电的时候，由于具有单相载荷，使得三相载荷的不平衡是难以避免的。当三相不平衡运行时，中性线上会有非零电流，使得不仅在相线上有能耗，中性线上也会出现能耗，因而造成整个电网的能耗上升[3]。

二、变压器运转不平衡补偿方案

1、强化变压器的无功补偿并提高其功率因数

变压器运转不平衡时，将呈现出负序、正序零序状态，然而正常情况下的变压器仅有正序电流。这样我们就能够使用补偿变压器零序和负序电流的方案，把整个体系里的不平衡三相电流调整成平衡的电流。我们可以通过使用电抗、电容等元件，这在一般情况下可以完成变压器负序电流和零序电流的改善，提高变压器体系的功率因数，令原本不平衡的电流协调平衡。在电网之中，因为用户广泛使用感应电机以及其它感性器材，所以还要电网体系输出大量的无功消耗。造成变压器功率会更为降低，呈现出电网无功功率波动，因而提高电网系统的功率因数，减少变压器的无功功率也是非常必要的。

2、协调变压器三相负载使其基本一致

协调变压器的三相载荷使其趋于一致是确保变压器运行成本控制方案得以生效的关键所在。所以电网工作人员在工作时，应当制定针对于变压器的负载检测方案，依照检测结果对于不平衡的负载进行调整[4]。

总结

由于变压器的运转不平衡将干扰整个电网体系的使用稳定性，同时提升了电网内部的电能消耗，基于电网系统的庞大体量，这将会造成巨大的浪费，增加系统运行的成本。这就使得电网运行维护人员在实际工作之中，按照变压器运转的状态，及时注意变压器负载的一致性，当产生变压器运转不平衡的现象时，进行针对性的设备调整，以较好的确保变压器运转的稳定性和经济性。

参考文献

[1]郑含博. 电力变压器状态评估及故障诊断方法研究[D].重庆大学,2012.

[2]高蕾. 多相整流变压器输出电压不平衡及其影响的研究[D].哈尔滨工业大学,2012.

[3]易杨. 电子电力变压器若干关键技术研究与实现[D].华中科技大学,2013.

[4]张占龙,王科,李德文,周军,吴喜红,黄嵩,唐炬. 变压器谐波损耗计算及影响因素分析[J]. 电力系统保护与控制,2011,04:68-72+78.