变压器三相不平衡的危害和解决方案有哪些?

电力变压器的故障是由于负荷分布不均匀而导致的三相不平衡。电力变压器三相不平衡容易导致电容器单相熔丝熔断,降低电压,补偿相电压高,单相设备过载、短路、接地故障也容易导致电压不平衡。因此,我们在设计方案时会非常注意这个问题。以下简要介绍了电力不平衡的故障及解决方案:

引文作者:上海盖能电气市场部(专注干式变压器30年)

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变压器三相负荷不平衡会产生哪些危害?

1.线损增加:配电变压器的负载损耗随变压器负载电流的变化而变化,与负载电流的平方成正比。当变压器输送相同容量时,三相负载不平衡,有功损耗增加。

此外,电线也会产生功率损耗。不平衡越大,线路损耗越大。

2.增加配电变压器的功率损耗:配电变压器是低压电网的主要供电设备。当它在三相负载不平衡的情况下运行时,会增加配电变压器的损耗。因为配电变压器的功率损耗随负载的不平衡而变化。

3.配变输出减少:配变设计时,绕组结构按负载平衡运行条件设计,绕组性能基本一致,各相额定容量相等。

配变的最大允许输出受每相额定容量的限制。如果配变在三相负载不平衡的情况下运行,负载较轻的一相会有剩余容量,从而减少配变的输出。

其输出减少程度与三相负载不平衡有关。三相负载不平衡越大,配变输出减少越多。因此,当三相负载不平衡时,输出容量无法达到额定值,备用容量和过载能力也相应降低。

如果配变在过载条件下运行,很容易引起配变发热,甚至造成配变烧损。

4.配变产生零序电流:配变在三相负载不平衡的情况下运行,会产生零序电流,随着三相负载不平衡的程度而变化。不平衡越大,零序电流越大。

当零序电流通过钢构件时,会产生磁滞和涡流损失,从而增加配变钢构件的局部温度和加热,绕组绝缘会因过热而加速老化,从而降低设备的使用寿命。

5.影响电气设备的安全运行:配变是根据三相负载平衡运行条件设计的,每相绕组的电阻、漏抗和激磁阻抗基本相同。

当配变在三相负载平衡中运行时,三相电流基本相等,配变内部每相压降基本相同,配变输出的三相电压也平衡。

如果配变在三相负载不平衡时运行,各相输出电流不相等,配变内三相压降不相等,必然导致配变输出电压三相不平衡。

同时,当三相负载不平衡时,三相输出电流不同,中性线通过。因此,中性线产生阻抗压降,导致中性点漂移,改变各相电压,严重危及电气设备的安全运行。

6.电机效率降低:配变在三相负载不平衡的情况下运行,会导致输出电压三相不平衡。当这种不平衡的电压输入电机时,负序电压产生的旋转磁场与正序电压产生的旋转磁场相反,起到制动作用。

然而,由于正序磁场比负序磁场强得多,电机仍然按照正序磁场的方向旋转。由于负序磁场的制动作用,电机的输出功率将降低,从而降低电机的效率。

同时,随着三相电压的不平衡,电机的温升和无功损耗也会增加。因此,电机在三相电压不平衡的情况下运行是非常不经济和不安全的。

变压器三相不平衡的解决方案有哪些?

1.不对称负荷引起的电网三相电压不平衡的解决方案

(1)将不对称负荷分散到不同的供电点,以减少集中连接造成的不平衡严重超标。

(2)采用交叉换相等方法,使不对称负荷合理分配到各相,尽可能平衡。

(3)增加负荷接入点的短路容量,如改变网络或提高供电电压水平,提高系统承受不平衡负荷的能力。

2.加强管理

(1)每年组织专人绘制变压器网络图和负荷分配图,将相关用电户数、电能表型号等相关数据制作成方便易查的表格,检查是否有遗漏或新用户,并根据负荷变化及时更新。

(2)专人配备钳形表,每月至少进行一次负荷试验,检查三相负荷不平衡。

(3)对于临时用电和季节性用电,管理人员必须熟悉用户的基本情况、安装地点、用电量的变化,然后根据情况及时调整。

(4)申请新单相设备用电,做好负荷功率分配,尽可能均匀地分配到三相电路上。

3.调整三相不平衡负荷,实现四平衡

四平衡不仅是计量点平衡、各支路平衡、主干线平衡和变压器低压出口侧平衡。

在这四种平衡中,重点是测量点和各支路的平衡,用户的平均用电量可以作为调整的依据,用电量大致相同,分别均匀调整到三相。

4.同时将三相线引入负荷点

由于三相同时引入负荷点的损耗明显低于单相引入负荷点,为了实现三相负荷的对称性,三相线应同时引入负荷点。

尽量扩大三相四线系统的配电区域,减少单相供电干线的长度。接线应尽可能从u、v、w三相引入,三组单相接线的负载应尽可能平衡。

5.合理设计电网改造方案

结合线路改造,为了实现改造后的三相负荷平衡,必须合理设计电网改造方案。设计前,了解负荷变化规律和负荷分配,进行现场调查,掌握负荷分布,绘制负荷分配接线图。

严格按照三相负荷平衡的原则布线,尽量使三相四线深入各重要负荷中心。