分析配电变压器三相负荷不平衡原因及调整方法

分析配电变压器三相负荷不平衡原因及调整方法

郑振锋

广东电网有限责任公司湛江雷州供电局 广东省湛江市 524000

摘要：电力系统中，配电变压器是一种十分重要的设备，主要起到变换电压的作用，配电变压器作为电力系统的重要组成部分，其三相负荷不平衡问题也日益受到关注。造成配电变压器三相负荷不平衡的原因多种多样，主要包括电网电压不平衡、单相故障以及三相负载不平衡等因素。针对这些问题，需要采取科学合理的调整措施，如检查供电电源、制定电网电压稳定措施、解决单相故障、统一分配负载、引入电容器等相关补偿措施等，只有通过不断维护和调整配电变压器，才能保证电力系统的正常运行和用电的高质量。

关键词：配电变压器；三相负荷；不平衡

配电变压器三相负荷不平衡问题是当前电力系统中的一个普遍存在的难题，这不仅会影响到电力系统的稳定运行，还可能导致变压器的老化和故障。因此，对于配电变压器三相负荷不平衡问题必须引起足够的重视。需要深入分析配电变压器三相负荷不平衡的原因，并采取正确有效的调整措施，对于电力系统的正常运行以及用电质量的保障具有重要的意义。

一、三相负荷不平衡的原因

（一）负载分配不均匀

配电变压器是将高压电源转换为低压电源的电气设备。当其连接到三相负载时，如果每个三相负载的负荷不同或者负载在不同时间的使用情况不同，就会导致三相负荷不平衡，最终影响配电变压器的工作状态，降低电力传输的效率。此外，配电变压器本身也可能存在一些问题，比如螺旋管的匝数分布不均，接线盘内部和非标准参数都会导致变压器的三相负荷不平衡。因此，在安装和运行配电变压器时，需要严格遵守相关规范，合理计算和分配负载，以确保三相负荷均衡和配电变压器高效稳定地运行。同时，定期进行维护检查和故障排除，及时解决问题，预防故障发生。

（二）电网构架的问题

电网构架问题也可能会导致配电变压器三相负荷不平衡[1]。一般来说，电网的构架包括两种形式：单相供电和三相供电。如果一个三相变压器被连接在单相供电的电网上，将会导致变压器的三个相中只有两个相处于工作状态，因此会使配电系统发生不平衡的现象。另外，如果三相供电的电网出现了一些故障，如三相间线路或设备断电、线路接地、设备损坏等情况，那么可能会导致配电变压器的三相负载不平衡。

二、三相负荷不平衡的危害

（一）对配电变压器的危害

配电变压器三相负荷不平衡可能会给配电系统带来以下危害：

1.降低电能利用率：由于三相负荷不平衡，会导致配电变压器的一个或几个相线过载，而另一个或几个相线则闲置，这样会使得变压器的额定容量不能得到充分利用，从而降低了配电系统的电能利用率。2.延长设备的运行寿命：配电变压器过载运行时间一旦过长，会引起变压器温度升高，从而加速系统内部耗损和老化等问题。生成的热量也可能会影响变压器绕组绝缘材料的性能，从而降低其使用寿命。

3.影响电网稳定性：三相负荷不平衡还可能导致电网电压变化、谐波增加、振荡等问题，破坏电力系统的正常运行，进而影响电网的稳定性和可靠性。4.损坏配电设备：过载和不平衡的负荷不仅对变压器造成危害，同样也会对接入变压器的其他电气设备如电缆、开关、电机等产生影响，导致这些设备的寿命缩短或损坏[2]。

（二）对一般家用电器危害

三相负荷不平衡可以对一般家用电器造成以下危害：

1.降低电能利用率：由于三相负荷不平衡，会导致三相电网中的一个或数个相线过载，其余相线则处于未满负荷状态，这些负荷问题可能导致电能浪费、发热加剧等问题，进而降低了家庭电器的电能利用率，增加了用户的用电费用。2.损坏电器设备：由于三相负荷不平衡条件下，电网电压也会发生变化，其波动程度越大，往往对电气设备的伤害也可能就更大。在此情况下，出现电流过大、绝缘性能降低、烧毁电线、导线、线圈等现象也是很常见的，从而加速了家用电器的老化和寿命的缩短。3.影响电器安全：负荷不平衡还可能导致电器系统短路、跳闸等电气故障，给家庭带来较大的安全隐患。因此，家用空调、电视机等大功率家用电器，在遭遇过载或不平衡电压信号时往往会出现损坏和故障。

三、改善三相负荷不平衡措施

（一）合理分配三相负载

要改善三相负荷不平衡问题，需要合理地分配三相负载，下面是提供的一些可行的方法：

1.调整电器设备的连接方式：易发生不平衡的大功率电器，如冰箱、空调、洗衣机等，可以尝试在不同的三相电源上连接，从而达到三相负载均衡的目标。2.增加三相电源数量：针对家庭用电较大的情况，例如使用电热水器或家庭太阳能电站时，建议增加三相电源数量，在家庭内部增加三相插座以供使用。

3.安装三相网络负荷均衡器：这是一种专门用于解决三相负载不平衡的设备，可以根据电流大小自动调节负载，使三相负荷得以均衡。4.请专业人员定期检查和维护电气设备：一些老旧的线路或设备可能已经老化，损坏或不适合现有负载等原因，会给电力系统造成很大的压力。

（二）稳定电网电压措施

改善三相负荷不平衡，可以采取以下稳定电网电压的措施：

1.安装三相平衡自动补偿装置：该装置能够实时监测三相电流和电压的不平衡情况，通过快速响应控制，对未平衡的电压进行调整，从而使三相负载平衡。2.增加容量均衡变压器：通过加大容量均衡变压器的容量，增加短期峰值负荷的处理能力，从而有效避免网络电压波动。

3.布置线路合理：将三相负载在同一杆塔或同一走廊内集中布置，避免长距离输电线路损耗引起的电压不稳定。4.降低非线性负载：不稳定电压有时是由大量非线性负载引起的。减少这些负载可以提高电网的稳定性。在改善三相负荷不平衡的过程中，应采取多种稳定电网电压的措施，以保持电网的稳定运行[3]。

（三）合理规划电变压器

为了改善三相负荷不平衡，合理规划电变压器是很重要的措施。首先，应该根据实际需要来选择变压器的容量，由于负载不平衡会导致部分变压器的负载过重，因此应尽可能使用分布式变压器。这种变压器可以将幅值接近的负载连接在同一变压器上，从而减少不平衡负载对电网的影响。其次，对于大容量变压器，应该采用内置自动稳定电压的设备来进行稳定控制，以避免电压波动引起的损失。

另外，如果使用自动控制变压器，还应合理设置变压器的控制范围和响应时间，从而提高系统的稳定性。最后，还应根据电网的负载情况定期对变压器进行调整，以确保其能够承受负载并保持正常运行。因此，合理规划电变压器可以有效解决三相负荷不平衡问题，并保证电网的稳定运行。

结语

在现代电力系统中，配电变压器的三相负荷不平衡是常见的问题，解决该问题有利于提高电能利用率和系统的稳定性。本文从线路不平衡、电缆长短不一和负载不平衡几个方面分析了三相负荷不平衡的原因，并提出了测量分析、建立接地系统、使用自动稳压设备、规划合理的变压器容量与布置等调整策略。这些方法将有助于提高配电变压器的运行效率、延长操作寿命并且降低维护成本。因此，在使用配电变压器过程中，应该密切关注其三相负荷情况，并根据实际情况采取适当的调整措施。

参考文献

[1]陆尧.配电变压器三相负荷不平衡的危害及优化对策研究[J].光源与照明,2022(01):180-182.

[2]姚知洋,金庆忍,郭敏,陈卫东.三相负荷不平衡环境下配电变压器两种接线方式的运行仿真分析[J].电器与能效管理技术,2019(24):70-74.

[3]边胜.配电变压器三相负荷不平衡的影响及解决措施[J].技术与市场,2018,25(12):82-83.