配電變壓器三相不平衡運(yùn)行帶來(lái)的附加損耗、電壓偏差及補(bǔ)償方法

1、<p>　　配電變壓器三相不平衡運(yùn)行帶來(lái)的附加損耗、電壓偏差及補(bǔ)償方法</p><p>　　摘要：配電變壓器的三相不平衡運(yùn)行在實(shí)際中是不可避免的，使配電變壓器平衡運(yùn)行是節(jié)能、提高電能質(zhì)量的手段之一。文章定量地分析了配電變壓器不平衡運(yùn)行帶來(lái)的損耗及三相電壓偏差，并給出了針對(duì)這一狀況所采取的補(bǔ)償方法，算例及實(shí)際應(yīng)用表明該補(bǔ)償方法可明顯減少配電變壓器不平衡運(yùn)行帶來(lái)的損耗及電壓偏差。 </p>&

2、lt;p>　　關(guān)鍵詞：配電變壓器三相不平衡 附加損耗 電壓偏差 補(bǔ)償方法 電力系統(tǒng) </p><p><b>　　1 引言</b></p><p>　　我國(guó)城鄉(xiāng)配電網(wǎng)中大量采用了三相四線制接線方式，且配電變壓器為Y/Yno接線，存在很多的單相負(fù)載，因此配電變壓器的三相不平衡運(yùn)行是不可避免的。國(guó)標(biāo)GB50052《供配電設(shè)計(jì)規(guī)范》、《變壓器運(yùn)行規(guī)程》中都規(guī)定了Y/Y

3、no接線的配電變壓器運(yùn)行時(shí)中線電流不能超過(guò)變壓器相、線電流的25%，這是由變壓器的結(jié)構(gòu)所決定的。中線電流的增加會(huì)引起變壓器損耗的增加，同時(shí)造成中性點(diǎn)電位的偏移[1]。本文定量分析了這種影響，同時(shí)采用一種新的補(bǔ)償方法減小了附加損耗與中性點(diǎn)電壓的偏移。</p><p>　　2 中線電流帶來(lái)的損耗及中性點(diǎn)電位的偏移</p><p>　　2.1 中線電流帶來(lái)的變壓器損耗</p>&l

4、t;p><b>　　（1）附加鐵損</b></p><p>　　Y/Yno接線的配電變壓器采用三鐵心柱結(jié)構(gòu)，其一次側(cè)無(wú)零序電流，二次側(cè)有零序電流，因此二次側(cè)的零序電流完全是勵(lì)磁電流，產(chǎn)生的零序磁通不能在鐵心中閉合，需通過(guò)油箱壁閉合，從而在鐵箱等附件中發(fā)熱產(chǎn)生鐵損。</p><p>　　Y/Yno接線變壓器的零序電阻比正序電阻大得多，變壓器的零序電阻可實(shí)測(cè)得到，文

5、[2]提到315kVA變壓器的零序電阻是正序電阻的15倍，因此零序電流產(chǎn)生的附加鐵損較大。</p><p>　?。?）不平衡運(yùn)行時(shí)繞阻附加銅損 </p><p>　　配電變壓器三相不平衡運(yùn)行時(shí)三相繞組的總損耗（單位為kW）可計(jì)算為</p><p>　　式中 Ia、Ib、Ic為三相負(fù)荷電流；R1為變壓器二次側(cè)繞組電阻。</p><p>　　2.

6、2 中線電流造成的電壓偏移</p><p>　　由于Y/Yno接線的變壓器一次側(cè)沒(méi)有零序電流，二次側(cè)有零序電流，因此二次側(cè)的零序電流完全是勵(lì)磁電流，產(chǎn)生的零序磁通重疊在主磁通上，感應(yīng)出零序電動(dòng)勢(shì)，造成中性點(diǎn)電壓偏移，負(fù)荷重的相電壓降低，負(fù)荷輕的相電壓上升[3]。</p><p><b>　　2.3 實(shí)例分析</b></p><p>　　型號(hào)為S

7、J、315kVA 、10kV/0.4kV變壓器的零序電阻R0=0.122Ω，零序電抗X0=0.174Ω，繞組電阻R1=0.00849Ω。</p><p>　　0.17kW；④總損耗功率△P=P0+△Pf=3.82kW；⑤一年內(nèi)損耗電量W=3.82×8760KWh=33463KWh ；</p><p>　　由上述分析可知，Y/Yno接線方式的配電變壓器不平衡運(yùn)行帶來(lái)的損耗與電壓偏移

8、是很大的，如對(duì)變壓器的三相不平衡進(jìn)行補(bǔ)償，則既可以節(jié)能，又可以提高電能質(zhì)量。</p><p><b>　　3 補(bǔ)償方法</b></p><p>　　3.1 三相不平衡–無(wú)功補(bǔ)償裝置的工作原理</p><p>　　在三相系統(tǒng)中，跨接在相線與相線之間的電容或電感元件具有轉(zhuǎn)移相間有功功率的作用，由于相間電感或電容元件的電流相量與每相電壓相量成60&#

9、176;或120°夾角，可通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單的示例來(lái)說(shuō)明這一原理（本文稱之為三相不平衡–無(wú)功補(bǔ)償方法）。</p><p>　　有一單相負(fù)荷接于A相與零線之間，其電流IA=100A，功率因數(shù)cosφa=0.85，其中有功電流為85A，無(wú)功電流為53A。在A、B相間接入產(chǎn)生61A電流的電容器時(shí)，相量圖如圖1所示，圖中，為A相電壓相量，為接于A、B相間的電容器電流相量，超前A相電壓120&ordm;；A相負(fù)

10、荷情況為：無(wú)功電流為零，有功電流為54A，有功電流相量與無(wú)功電流相量合成的總電流為54A，A相有功負(fù)荷減少了；B相負(fù)荷的情況為：B相有功電流為31A，無(wú)功電流為53A，有功電流相量和無(wú)功電流相量合成的總電流為61A。</p><p>　　由圖1可見(jiàn)，通過(guò)在A、B相間跨接一電容器，A相的有功轉(zhuǎn)移到B相一部分，而接電容器前后A相與B相的有功之和并未改變，這說(shuō)明可以在變壓器三相之間調(diào)整有功，變壓器的三相不平衡也是可以調(diào)

11、整、補(bǔ)償?shù)摹?lt;/p><p>　　對(duì)于三相不平衡系統(tǒng)，可采用對(duì)稱分量法將電流分解為正序電流、負(fù)序電流和零序電流，而三相平衡系統(tǒng)的電流只有正序電流，因此只需補(bǔ)償?shù)糌?fù)序電流和零序電流，不平衡的三相電流就可轉(zhuǎn)變成平衡的三相電流 [3-8]。</p><p>　　采用星角混合接法的電容、電抗元件可補(bǔ)償?shù)艋虼蟠鬁p少零序電流與負(fù)序電流，使系統(tǒng)轉(zhuǎn)變成基本平衡系統(tǒng)。</p><p>

12、;<b>　　3.2 實(shí)例分析</b></p><p>　　2.3小節(jié)的配電變壓器A相電流Ia=100A、B相電流Ib=200A、C相電流Ic=300A、功率因數(shù)cosφa =cosφb=cosφc=0.7時(shí)，零序電流I0=173A。</p><p>　　根據(jù)三相不平衡–無(wú)功補(bǔ)償方法得到如下數(shù)據(jù)：Iao=0；②A相補(bǔ)償后電流，功率因數(shù)為0.982（見(jiàn)圖3(a)）；③B

13、相補(bǔ)償后電流功率因數(shù)為0.9998（見(jiàn)圖3(b)）；④C相補(bǔ)償后電流，功率因數(shù)為0.9999（見(jiàn)圖3(c)）；⑤補(bǔ)償后零序電流I0=45A。</p><p>　　（2）采用共補(bǔ)–分補(bǔ)的無(wú)功補(bǔ)償裝置將無(wú)功全部補(bǔ)償[9]，補(bǔ)償相量圖如圖4所示，補(bǔ)償后A相電流</p><p>　　補(bǔ)償后零序電流I0=120A。</p><p>　　比較圖3和圖4可見(jiàn)，三相不平衡–無(wú)功補(bǔ)償

14、方法與分補(bǔ)–共補(bǔ)方法相比，零序電流下降很多，使不平衡系統(tǒng)基本恢復(fù)到平衡。表1為三相不平衡–無(wú)功補(bǔ)償裝置在徐州供電局的投切記錄，在功率因數(shù)較高的情況下，零序電流也下降很多；如果采用共補(bǔ)與分補(bǔ)裝置，零序電流不但沒(méi)有減少，而且會(huì)增加。該裝置在朝陽(yáng)市供電局某一變壓器上投運(yùn)與不投運(yùn)時(shí)得到的數(shù)據(jù)分別列于表2和表3中。</p><p>　　由表2和表3可見(jiàn)，裝置運(yùn)行與不運(yùn)行時(shí)相比，零序電流下降很多，三相電壓不平衡度也下降較多。

15、</p><p><b>　　4 結(jié)論</b></p><p>　　本文對(duì)配電變壓器三相不平衡運(yùn)行帶來(lái)的附加損耗、電壓偏差進(jìn)行了定量分析，通過(guò)一算例可知不平衡運(yùn)行對(duì)附加損耗、電壓偏差的影響是很大的。提出了利用電容、電抗元件對(duì)不平衡進(jìn)行補(bǔ)償?shù)男路椒?，并與常規(guī)的無(wú)功補(bǔ)償方法做了比較，實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)表明本文的方法可明顯降低零線電流和減少電壓偏差。</p><p

16、><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 黃紹平．負(fù)荷不平衡對(duì)配電變壓器的危害和相應(yīng)的配電設(shè)計(jì)方法[J]．變壓器，1996，33(5)：30-32．</p><p>　　[2] 黃其勵(lì)，高元楷，王世楨，等．電力工程師手冊(cè)電氣卷[M]．北京：中國(guó)電力出版社，2000．</p><p>　　[3] 林海雪．電力系統(tǒng)三相不平衡

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