電力變壓器的故障是由于負(fù)荷分布不均勻而導(dǎo)致的三相不平衡。電力變壓器三相不平衡容易導(dǎo)致電容器單相熔絲熔斷，降低電壓，補(bǔ)償相電壓高，單相設(shè)備過(guò)載、短路、接地故障也容易導(dǎo)致電壓不平衡。因此，我們?cè)谠O(shè)計(jì)方案時(shí)會(huì)非常注意這個(gè)問(wèn)題。以下簡(jiǎn)要介紹了電力不平衡的故障及解決方案：

引文作者:上海蓋能電氣市場(chǎng)部（專(zhuān)注干式變壓器30年）

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變壓器三相負(fù)荷不平衡會(huì)產(chǎn)生哪些危害？

1.線損增加:配電變壓器的負(fù)載損耗隨變壓器負(fù)載電流的變化而變化，與負(fù)載電流的平方成正比。當(dāng)變壓器輸送相同容量時(shí)，三相負(fù)載不平衡，有功損耗增加。

此外，電線也會(huì)產(chǎn)生功率損耗。不平衡越大，線路損耗越大。

2.增加配電變壓器的功率損耗：配電變壓器是低壓電網(wǎng)的主要供電設(shè)備。當(dāng)它在三相負(fù)載不平衡的情況下運(yùn)行時(shí)，會(huì)增加配電變壓器的損耗。因?yàn)榕潆娮儔浩鞯墓β蕮p耗隨負(fù)載的不平衡而變化。

3.配變輸出減少:配變?cè)O(shè)計(jì)時(shí)，繞組結(jié)構(gòu)按負(fù)載平衡運(yùn)行條件設(shè)計(jì)，繞組性能基本一致，各相額定容量相等。

配變的最大允許輸出受每相額定容量的限制。如果配變?cè)谌嘭?fù)載不平衡的情況下運(yùn)行，負(fù)載較輕的一相會(huì)有剩余容量，從而減少配變的輸出。

其輸出減少程度與三相負(fù)載不平衡有關(guān)。三相負(fù)載不平衡越大，配變輸出減少越多。因此，當(dāng)三相負(fù)載不平衡時(shí)，輸出容量無(wú)法達(dá)到額定值，備用容量和過(guò)載能力也相應(yīng)降低。

如果配變?cè)谶^(guò)載條件下運(yùn)行，很容易引起配變發(fā)熱，甚至造成配變燒損。

4.配變產(chǎn)生零序電流:配變?cè)谌嘭?fù)載不平衡的情況下運(yùn)行，會(huì)產(chǎn)生零序電流，隨著三相負(fù)載不平衡的程度而變化。不平衡越大，零序電流越大。

當(dāng)零序電流通過(guò)鋼構(gòu)件時(shí)，會(huì)產(chǎn)生磁滯和渦流損失，從而增加配變鋼構(gòu)件的局部溫度和加熱，繞組絕緣會(huì)因過(guò)熱而加速老化，從而降低設(shè)備的使用壽命。

5.影響電氣設(shè)備的安全運(yùn)行:配變是根據(jù)三相負(fù)載平衡運(yùn)行條件設(shè)計(jì)的，每相繞組的電阻、漏抗和激磁阻抗基本相同。

當(dāng)配變?cè)谌嘭?fù)載平衡中運(yùn)行時(shí)，三相電流基本相等，配變內(nèi)部每相壓降基本相同，配變輸出的三相電壓也平衡。

如果配變?cè)谌嘭?fù)載不平衡時(shí)運(yùn)行，各相輸出電流不相等，配變內(nèi)三相壓降不相等，必然導(dǎo)致配變輸出電壓三相不平衡。

同時(shí)，當(dāng)三相負(fù)載不平衡時(shí)，三相輸出電流不同，中性線通過(guò)。因此，中性線產(chǎn)生阻抗壓降，導(dǎo)致中性點(diǎn)漂移，改變各相電壓，嚴(yán)重危及電氣設(shè)備的安全運(yùn)行。

6.電機(jī)效率降低:配變?cè)谌嘭?fù)載不平衡的情況下運(yùn)行，會(huì)導(dǎo)致輸出電壓三相不平衡。當(dāng)這種不平衡的電壓輸入電機(jī)時(shí)，負(fù)序電壓產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與正序電壓產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相反，起到制動(dòng)作用。

然而，由于正序磁場(chǎng)比負(fù)序磁場(chǎng)強(qiáng)得多，電機(jī)仍然按照正序磁場(chǎng)的方向旋轉(zhuǎn)。由于負(fù)序磁場(chǎng)的制動(dòng)作用，電機(jī)的輸出功率將降低，從而降低電機(jī)的效率。

同時(shí)，隨著三相電壓的不平衡，電機(jī)的溫升和無(wú)功損耗也會(huì)增加。因此，電機(jī)在三相電壓不平衡的情況下運(yùn)行是非常不經(jīng)濟(jì)和不安全的。

變壓器三相不平衡的解決方案有哪些？

1.不對(duì)稱(chēng)負(fù)荷引起的電網(wǎng)三相電壓不平衡的解決方案：

(1)將不對(duì)稱(chēng)負(fù)荷分散到不同的供電點(diǎn)，以減少集中連接造成的不平衡嚴(yán)重超標(biāo)。

(2)采用交叉換相等方法，使不對(duì)稱(chēng)負(fù)荷合理分配到各相，盡可能平衡。

(3)增加負(fù)荷接入點(diǎn)的短路容量，如改變網(wǎng)絡(luò)或提高供電電壓水平，提高系統(tǒng)承受不平衡負(fù)荷的能力。

2.加強(qiáng)管理

（1）每年組織專(zhuān)人繪制變壓器網(wǎng)絡(luò)圖和負(fù)荷分配圖，將相關(guān)用電戶數(shù)、電能表型號(hào)等相關(guān)數(shù)據(jù)制作成方便易查的表格，檢查是否有遺漏或新用戶，并根據(jù)負(fù)荷變化及時(shí)更新。

(2)專(zhuān)人配備鉗形表，每月至少進(jìn)行一次負(fù)荷試驗(yàn)，檢查三相負(fù)荷不平衡。

（3）對(duì)于臨時(shí)用電和季節(jié)性用電，管理人員必須熟悉用戶的基本情況、安裝地點(diǎn)、用電量的變化，然后根據(jù)情況及時(shí)調(diào)整。

(4)申請(qǐng)新單相設(shè)備用電，做好負(fù)荷功率分配，盡可能均勻地分配到三相電路上。

3.調(diào)整三相不平衡負(fù)荷，實(shí)現(xiàn)四平衡

四平衡不僅是計(jì)量點(diǎn)平衡、各支路平衡、主干線平衡和變壓器低壓出口側(cè)平衡。

在這四種平衡中，重點(diǎn)是測(cè)量點(diǎn)和各支路的平衡，用戶的平均用電量可以作為調(diào)整的依據(jù)，用電量大致相同，分別均勻調(diào)整到三相。

4.同時(shí)將三相線引入負(fù)荷點(diǎn)

由于三相同時(shí)引入負(fù)荷點(diǎn)的損耗明顯低于單相引入負(fù)荷點(diǎn)，為了實(shí)現(xiàn)三相負(fù)荷的對(duì)稱(chēng)性，三相線應(yīng)同時(shí)引入負(fù)荷點(diǎn)。

盡量擴(kuò)大三相四線系統(tǒng)的配電區(qū)域，減少單相供電干線的長(zhǎng)度。接線應(yīng)盡可能從u、v、w三相引入，三組單相接線的負(fù)載應(yīng)盡可能平衡。

5.合理設(shè)計(jì)電網(wǎng)改造方案

結(jié)合線路改造，為了實(shí)現(xiàn)改造后的三相負(fù)荷平衡，必須合理設(shè)計(jì)電網(wǎng)改造方案。設(shè)計(jì)前，了解負(fù)荷變化規(guī)律和負(fù)荷分配，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，掌握負(fù)荷分布，繪制負(fù)荷分配接線圖。

嚴(yán)格按照三相負(fù)荷平衡的原則布線，盡量使三相四線深入各重要負(fù)荷中心。