配电变压器三相负荷电流不平衡的危害与防范

第23卷第5期

2006年10月

供　用　电

配电变压器三相负荷电流不平衡的危害与防范

张广科1,魏晓蔚1,赵曰刚2

(1.山东聊城供电公司,山东聊城　252000;2.阳谷供电公司,山东阳谷　252300)

摘　要:分析了配电变压器三相负荷电流不平衡对线损的影响和使电压质量下降造成对用户的危害,提出了防止配电变压器三相负荷电流不平衡的措施。

关键词:电流不平衡;降损;电压质量;防范对策

中图分类号:TM421 文献标识码:C 文章编号:1006-6357(2006)05-0073-02

运行实践证明,配电变压器三相负荷电流不平衡,会对线损、电压造成一定程度的影响,现予以浅析,供同行参考。

1　三相负荷电流不平衡对线损的影响

目前低压电网普遍采用三相四线制的供电方式,中性线电流I N=I A+I B+I C,当三相电流平衡时,中性线中没有电流通过,当三相电流不平衡时,中性线上会有电流通过,不平衡度愈大,中性线通过的电流愈大。

当只有单相负荷时,中性线中通过的电流与相电流相等。当中性线与相线同截面、同材质时,中性线与相线的电能损耗率相同;若中性线截面偏小时,电阻增大,中性线上的电能损耗比相线的要高。通过分析计算,单相两线制供电其电能损耗是三相四线制的6倍,两相三线制供电其电能损耗为三相四线制的2.25倍,三相四线制方式电能损耗率最小。

在实际运行的低压电网中,由于各种单相负荷(如冰箱、空调、电视机、电风扇)的接入,造成三相间负荷往往很不平衡,使三相电流不平衡,不平衡度愈大,通过中性线的电流愈大,电能损耗也愈大。这种三相间负荷不平衡的情况在公用台区中普遍存在,尤其农村地区尤为突出。在夜晚停用三相动力用电后,常常形成单相两线制或两相三相制供电,这时中性线电流比某相的电流还大,有时接近最大相电流,这不仅增大了中性线上电能损耗,同时由于回路中产生的零序电流,会在配电变压器二次侧感应出零序磁通,该磁通只能通过配电变压器油箱壁形成通路,由于磁阻较大会在配电变压器中产生较大损耗,造成配变严重过热。由于中性线中通过较大的电流,当中性线截面较小时,可能会因电流较大造成熔断,严重影响用户正常用电。因此,有关供电的规程中规定中性线电流不得超过额定电流25%。为此,供电所线损管理中规定,一般要求配电变压器低压出口电流的不平衡度不超过10%,低压干线及主干线始端的电流不平衡度不得超过20%,否则应对三相负荷进行调整。

2　三相负荷电流不平衡对电压质量的危害

在三相四线制供电系统中,如果三相电流不对称,回路中必定产生零序电流,零序电流会在配电变压器二次侧感应出零序磁通,由于配电变压器一般采用Yyn0接线,一次侧不能形成零序电流通路,所以该磁通会感应出零序电动势E0,与正序电动势U A、U B、U C相叠加后,使三相电压变得很不对称,造成三个相电压偏高或偏低,即通常所说的“中性点位移”情况,影响用户的正常用电。

因负荷侧的a相接入一个单相负载,而b、c相没有接入负载,则a相端电压明显下降,b、c相端电压显著升高。如果a相接入的负载很大(例如单相电焊机工作)时,可使a相端电压急剧下降,此时,如果在b、c相接入照明灯,则因电b、c相电压过高,而造成照明灯损坏或大大缩短使用寿命。

当电压高于额定值的7%,白炽灯的寿命缩短57%;若电压低于额定值的10%,荧光灯可能无法启动而不能使用,使异步电动机的转矩减小19%,可能会引起过负荷而烧毁电动机。总之,因三相负荷电流不平衡将会造成端电压过高或过

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2006年第5期

案的全部缺点外,还需要配置额外的10kV/380

V 应急变压器,增加了一级中间环节,而且在容量方面不好配置。

广州航站楼采用了第三种方案。发电机房是设置在航站楼附近的设备机房内,这样就可以节约宝贵的航站楼资源,同时布置起来也比较简单。这次总共使用了4台10kV 2500kW 发电机组,分成两组。10kV 的应急母线采用了单母线分段的形式,两组发电机组分别接到不同的母线段上。在不同的母线上还接有市电电源,这样平时就可以利用市电供应应急系统电源,一方面便于检查维护应急系统,另一方面减少应急系统的启动次数。

广州航站楼柴油机应急电源主结线如图2所

示。在正常情况下应急系统由市电供电,处于双进线备用自动投入状态。当双路电源均失电的时候,母联和市电进线均断开,立即启动发电机,分别并网后给各自的应急母线段供电。如果应急负荷较小,每组机组就会有一台机器退出运行。也有采用四台机先并网再向应急母线供电的设计方案,但这种情况下同步并网时间会过长,会影响应急电源的供电恢复速度。

图2　广州航站楼柴油机组应急

电源系统主结线

3　结语

大型建筑物或重要建筑物的应急电源设计要严格符合有关规定的要求,要结合不同建筑物的具体情况,合理选择配置应急电源和应急电源供电方式以及布置形式,以求达到安全、可靠、高效、经济的目标。

收稿日期:2006年7月

龙礼文　工程师,从事电力系统建设和运行工作

(上接第73页)

低,严重影响客户的正常使用。因此,应引起供电企业的高度重视。

3　配电变压器三相负荷电流不平衡的防

范措施

1)高度重视三相负荷电流不平衡对电能损耗和

电压质量的不利影响,切实把降低三相负荷电流

不平衡度作为对降损节能,改善电压质量的一项重要工作来抓,应作为一项经济技术指标考核相关单位和部门,严格控制三相负荷电流不平衡度在10%以下。

2)建立完善的测量中性线电流的制度。对于100kVA 及以下的变压器,三相电流及中性线电流的测量每月不应少于一次,应在高峰负荷时段测量;对于200kVA 及以下的配电变压器,每月至少测量两次,应分别在高峰和低谷时段测量各一次;对于500kVA 及以上的配电变压器,每月测量应不少于三次,分别在高峰、平段、低谷时段各一次,还应根据季节特点、生产旺季和电量突变时适时增加一次。准确记录测量结果,发现不

平衡度大于10%时,及时进行调整。

3)控制三相负荷电流不平衡工作是一项系统工程。首先从规划、设计、安装等方面做起,做好负荷预测和申报负荷资料的统计和分析,把用电户数、负荷大小、用电性质、生产班次进行详细排列,根据调查资料,确定配电变压器设置的位置和布线方式,从源头上把负荷分配均匀。

4)合理选择中性线截面。过去对中性线截面选择一般偏小,这是极不可取的。为避免烧断中性线和造成中性线上电能损耗增大,中性线截面应接近或等于相线截面,并且中性线上不得加装熔断器和开关、刀闸。

5)在条件允许的地区,应积极采用低压配电监控装置,对低压电网的运行状态进行实时检测,为进行线损分析、提高电压质量等提供数据支持。

6)不管城镇还是农村,6户及以上的用户不宜采用单相供电,这利于大幅降低线损。

收稿日期:2006年3月

张广科　高级工程师,聊城供电公司魏晓蔚　工程师,聊城供电公司线损专工赵曰刚　阳谷供电公司党委书记

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