第一篇：配電變壓器三相不平衡技術分析與管理措施研究

配電變壓器三相不平衡技術分析與管理措施研究

摘要：配電變壓器的三相不平衡運行是不可避免的，防止配電變壓器三相不平衡運行是節(jié)能、提高電能質量的手段之一。本文分析造成配電變壓器三相不平衡運行的原因，對配電變壓器三相不平衡產生的影響進行了技術分析，并在此基礎上，提出了相應的防止變壓器三相不平衡的管理措施

0引言

國標GB50052《變壓器運行規(guī)程》、《供配電設計規(guī)范》中都規(guī)定了Y/Yn0接線的配電變壓器運行時中線電流不能超過變壓器相、線電流的25%，這是由變壓器的結構所決定的。一般要求電力變壓器低壓電流的不平衡度不得超過10%，低壓干線及主變支線始端的電流不平衡度不得超過20%。我國農村低壓配電網中配電變壓器為Y/Yn0接線，并大量采用了三相四線制接線方式，存在很多的單相負載，這就不可避免地存在配電變壓器的三相不平衡運行。作者在分析及了變壓器三相負荷不平衡的原因、定量分析了三相負荷不平衡影響的基礎上，提出了防止變壓器負荷不平衡的措施。1變壓器三相不平衡的原因

1.1管理上存在薄弱環(huán)節(jié)缺乏運行管理具體考核管理辦法，對配電變壓器三相負荷不平衡的運行管理的重視程度不夠，帶有隨 意性，盲目性、導致很多在三相負荷不平衡狀態(tài)下對配電變壓器長期運行。

1.2單項用電設備影響由于單項用電設備的同時使用率較低，線路大多為照明、動力混載，經常會造成對配電變壓器三相負荷的不平衡，并給管理帶來了難度。

1.3電網格局不合理的影響低壓電網結構薄弱，運行時間較長，改造投入不徹底，單相低壓線路是臺區(qū)的主網架問題，一直得不 到有效根治。其次，居民用電大多為單相供電，負荷發(fā)展時無序延伸，造成臺區(qū)三相電流不平衡無法調整。1.4臨時用電及季節(jié)性用電臨時用電及季節(jié)性用電都有一定的時間性，用電增容不收費后，大量的單項設備應用較多，而分布極為分散，用電時間不好掌握。同時，由于在管理上未考慮其三相負荷的分配問題，又未能及時監(jiān)控、調整配電變壓器的三相負荷，它的使用和停電，對配電變壓器三相負荷的平衡都有較大的影響，特別是單項用電設備容量較大時，影響更大。1.5設備故障影響由于運行維護及管理不當或外力破壞等原因，低壓導致斷線、變壓器缺相運行、修理不及時或現(xiàn)場運行處理，都可能造成某一相長時間甩掉部分負荷，使配電變壓器處于不平衡狀態(tài)下運行。

2變壓器三相負荷不平衡的影響

2.1增加配電變壓器的損耗配電變壓器的功率損耗包括空載損耗（鐵損）和負載損耗（銅損）。在三相負荷不平衡狀態(tài)下運行時容易在低壓側產生零序電流。Y/Yn0接線的配電變壓器采用三鐵芯柱結構，其一次側無零序電流，二次側有零序電流，因此二次側的零序電流完全是勵磁電流，產生的零序磁通不能在鐵芯中閉合，需通過油箱壁閉合，從而在鐵箱等附件中發(fā)熱產生鐵損。當鐵心柱中的磁通密度為1.4T時，油箱壁中的損耗為鐵心中損耗的10%；當鐵心柱中的磁通密度增加到1.65T時，油箱壁中的損耗將達到鐵心中 損耗的50%以上[1]。

中線電流的增加還會引起配電變壓器繞組銅損的增加。

配電變壓器三相不平衡運行時三相繞組的總損耗（單位為kW）可計算為：Pf1=（I2 a+I2 b+I2 c）R1×10-3 式中Ia，Ib，Ic為三相負荷電流；R1為變壓器二次側繞組電阻。三 相平衡時每相繞組電流為（I觶a+I觶b+I觶c）/3，三相繞組總損耗為：Pf2=3[（Ia+Ib+Ic）/3]2R1×10-3 三相不平衡是帶來的附加損耗為： ΔPf=Pf1-Pf2=（Ia-Ib）2 +（Ia-Ic）2 +（Ib-Ic）2

3·R1×10-3當配電變壓器三相負荷不平衡狀態(tài)下運行時，變壓器負荷高的

那項時常出現(xiàn)故障，如缺項、接點過熱、個別密封膠墊劣化等。同時，附加損耗造成配電變壓器散熱條件降低，金屬構件的溫度升高，嚴重時損壞變壓器絕緣，燒壞配電變壓器。2.2降低配電變壓器的出力配電變壓器每相線圈結構性能均是一樣的，故其允許最大出力，只能按三相負荷重最大一相不超過額定容量為限。因此，當配電變壓器在三相負載不平衡狀況下運行時，其出力將受到限制。其出力減少程度與三相負荷的不平衡度有關。三相負荷不平衡度越大，配電變壓器出力減少越多。為此，配電變壓器在三相負荷不平衡時運行，其輸出的容量就無法達到額定值，且備用容量亦相應減少，過載能力降低[2]。例如，若接線電壓的單相用電設備的額定電流與三相變壓器的額定電流相同，則三相變壓器的利用率僅為該變壓器額定容量的58%。又如，一臺100kVA變壓器，其二次側額定電流為144A。若三相負荷電流分別為144A、72A，則變壓器額定容量的利用率就只有67%。

2.3三相輸出電壓不平衡配電變壓器是按三相負載對稱情況進行設計和制造的，故其每相線圈的電阻、漏抗、激磁阻抗基本一樣。當三相負載對稱時，每相電流大小一樣，配電變壓器內部壓降是相同的，所以，輸出電壓也是對稱的。當配電變壓器的三相負載不對稱時，由于Y/Yn0接線的變壓器一次側沒有零序電流，二次側有零序電流，因此二次側的零序電流完全是勵磁電流，產生的零序磁通重疊在主磁通上，感應出零序電動勢，造成中性點電壓偏移，負荷重的相電壓降低，負荷輕的相電壓上升。偏移嚴重時單相變壓器可能升到線電壓。如果線路接地保護不好，中性線電流產生的電壓嚴重危及人生安全。同時，由于變壓器繞組壓降不同，電流不平衡會造成單相設備不能正常使用，或過電壓損壞用戶設備[3]。例如，型號為SJ-315kVA，10kV/0.4kV變壓器的零序電阻，零序電抗，繞組電阻R0= 0.122Ω，零序電抗X0=0.174Ω，繞組電阻R1=0.00849Ω。Ia=100A，Ib=200A，Ic=300A，cosφa=cosφb=cosφc=0.7。經過計算得到：零序電流I0= 173A；零序電流損耗功率P0=I2 0R=3.65kW；附加銅損ΔPf=0.17kW；總損耗功率ΔP=P0+ΔPf=3.82kW；一年內損耗電量W=3.82×8760kWh=33463kWh；中性點偏移電壓E觶0=I觶0·Z觶0=36.6V；Z0=R2 0+X2 0姨=0.212Ω；為零序阻抗。

由上述分析可知，Y/Yn0接線方式的配電變壓器不平衡運行帶來的損耗與電壓偏移不容忽視。

2.4線路損耗增加配電變壓器的電流輸送時，導線的電阻就 產生功率損耗，其損耗與導線中通過的電流的平方成正比。當配電變壓器以三相四線制線路輸送電流時，其有功功率損耗按下式計算：ΔP1=I2 aRa+I2 bRb+I2 cRc+I2 oRo。式中：Io為中性線電流；Ra，Rb，Rc為各 相導線的電阻；

Ro為中性線電阻。當三相負載平衡時Ia=Ib=Ic=I，Io=0，線路損耗為ΔP2=3I2 R。

應用上式試計算三相四線制線路在負載對稱與不對稱時的功率損耗，通過兩種損耗數(shù)值對比，表明配電變壓器在負載不平衡運行時的線路損耗大于對稱時的線路損耗。

2.5電動機效率降低廣大農村中大量使用電動機作為動力進行生產加工，當配電變壓器處于三相負載不平衡運行時，則會產生輸 出電壓不平衡，即存在著正序、負序、零序三個電壓分量。在通入電動機之后，負序電壓就會產生與正序電壓相反的旋轉磁場，起到一定的制動作用。通常電動機運行中，正序電壓磁場要比負序電壓旋轉磁場大得多，所以電動機仍以正序電壓磁場旋轉，方向一致。只有在嚴重不對稱電壓情況下，負序磁場制動作用，客觀上或多或少會導致電動 機輸出功率的減少。

其效率是隨電壓不對稱程度的加大而下降的。為此，配電變壓器的不對稱運行，對電動機是不安全不經濟的。

3防止變壓器三相不平衡的措施

3.1加強負荷不平衡管理定期進行三相不平衡電流測試，負荷每月至少進行一次測量，特殊情況下如負荷變化較大時，可增加測量次數(shù)，對負荷狀況做到心中有數(shù)。掌握配電設計時三相不平衡度的科學計算方法和三相不平衡的采集方法，為配電變壓器負荷提供可靠的數(shù)據。文獻[4]設計的三相不平度采集系統(tǒng)在采集三相電流時，使用以C8051F單片機作為主控制芯的硬件設備掛接在變壓器出口端，每隔1h實時采集和存儲三相電流，以供計算三相不平衡度

使用。通過通用串行總線

（USB）口，將歷史采樣數(shù)錄入后臺計算系統(tǒng)便可自行進行完成三相不平衡度的計算。3.2改造配電網，加強對三相負荷分布控制結合農網線路改造，合理設計電網改造方案。配電變壓器設置于負荷中心，供電半徑不大于500米，主干線、分支干線均采用三相四線制供電，同時制定臺區(qū)負荷分配接線圖，做到任何一個用戶的用電改造接入系統(tǒng)，都受三相負荷平衡度的限制，避免改造的隨意性。

3.3加強用戶管理，確保變壓器負荷平衡用電與配電應密切配合，根據不同季節(jié)用電的特點和運行參數(shù)，合理制定電網年度、季度運行方式,及時配電變壓器的調整運行方式，平衡有功無功功率,改善電能質量,組織定期的負荷實測和理論計算。用電的臨時用戶，季節(jié)性用戶，配電變壓器運行人員都要及時掌握。尤其對單項設備申請用電，要進行合理搭配。

3.4加強無功補償，促進三相負荷就地平衡由于單相感性設備增多，三相電流不平衡，導致電壓質量下降、零相電流增大[5]。進行就地無功補償，安排減少無功遠距離輸送，對線損計算制定合理的補償方式，不但可以降低零相電流，提高電壓質量而且補償后使得變壓器利用率提高。

3.5線損分相管理，保證三相負荷平衡開展線損分項管理的首要條件是保證配電臺區(qū)的計量總表必須是三只單相電能表分開計量，或安裝具備單相電量計量功能的三相四線電能表。然后，按照每條線路出線所帶的低壓用戶進行分類統(tǒng)計，定期定時抄表。通過線損分相報表的三相電量平衡分析，可以及時判定該配電臺區(qū)三相線路電流平衡情況，結合線損分相報表與該相低壓線路日常所帶的用戶負荷差距參照比情況，分析該臺區(qū)、該線路運行是否處于最佳狀態(tài)，及時跟蹤、反饋、調整，保證每相線路負荷均衡分布，確保變壓器三相負荷平衡。采用線損分相管理，還可以對配電臺區(qū)電能計量裝置的自身故障進行監(jiān)測。參考文獻：

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第二篇：配電變壓器三相負載不平衡的危害和治理措施研究

配電變壓器三相負載不平衡的危害和治理措施研究

郭宇航

山東省菏澤第一中學, 山東省菏澤市274000 摘要：在我國的城鄉(xiāng)居民供電系統(tǒng)中，由于每家每戶用的電器不同，那么負荷必然也不同，而這就會加劇電網三相電流的不平衡，而對于這種情況，目前供電企業(yè)并沒有找到很好的解決措施，只能經常的對其進行測量、監(jiān)控，以減少出現(xiàn)狀況的頻率。而接下來本文就著重研究配電變壓器三相負載不平衡的危害，并提出了相應的治理措施。關鍵詞：配電變壓器；電流不平衡；治理措施

1、簡述配電變壓器的三相負載不平衡及成因 三相負載不平衡也就是指：電力系統(tǒng)中的三相電流的振幅各不相同，且彼此間的振幅差超過了指定范圍，而嚴格按照技術要求的話，那么三相負載電流不平衡度應該控制在15%，在這之間才是安全的范圍。接下來講解三相負載不平衡的原因，據調查發(fā)現(xiàn)三相負載不平衡的主要原因則是管理上出現(xiàn)了漏洞。因為相關工作人員在對配電變壓器三相負荷進行分配時，部分工作人員存在盲目性、隨意性，而工作人員的這種態(tài)度也就為以后埋下了安全隱患；再加上農村用電存在嚴重的混用現(xiàn)象，比如對用電功率、照明的混用等，而農村的這種現(xiàn)狀，就會給相關工作人員增加很大的難度，因為農村用戶用電的情況比較雜亂，不易于工作人員掌控；還有一種原因就是：供電企業(yè)并沒有建立一個完善的監(jiān)測、考核管理機制，而導致公用變壓器三相負載達不到平衡運行的目的，很大一部分原因就是管理存在漏洞，沒有時時有效的對用電情況進行監(jiān)測，也沒有定期的對工作人員進行考核，所以要想改善三相負載不平衡就要從本做起。

2、配電變壓器三相不平衡的危害 2.1可能出現(xiàn)的安全方面的危害 在配電變壓器的運行中，由于三相負載不平衡可能帶來安全方面的危害，而本人把其歸納了四種：①會對人身產生危害。當配電變壓器中性點在接地運行時，如果此時的接地電阻沒有達到技術所要求的標準，那么當三相負荷不平衡到一定程度時，就會使配電變壓器的中性線帶電，而當這種情況出現(xiàn)時必然會給配電變壓器金屬構架人員的人身安全造成威脅，而因此造成的人員傷亡事故屢有發(fā)生，所以為了人們的生命安全，應對三相不平衡進行有效監(jiān)測。②對配電變壓器本身的危害。在對配電進行設計時，其繞組結構都是按照負載平衡運行情況設計的，而且性能相差無幾、各相額定容量也相等，而這也就說明了:配電站不是可以無限出力的，而是要受到每相額定容量的限制。而在這種情況下，如果讓配電在三相不平衡的工況下運行，那么負載重的一相極有可能因承受不住而出現(xiàn)狀況，而負載輕的一相則有富余容量，而這樣就會導致配電的出力減少，所以我們就可以認為：配電出力減少的程度與三相負荷的不平衡有關，即三相負載不平衡越大，其配電出力減少越多，反之則相反。因此，當三相負荷出現(xiàn)不平衡時，那么配電變壓器的過載能力就會降低，久而久之就會對變壓器造成危害。而在生產、生活的實際用電中，出現(xiàn)三相負荷不平衡的原因主要是用戶用電的隨意性以及配電工作人員分配不均，而這兩種情況都會使配電變壓器處于不平衡運行狀態(tài)，且也會導致零序電流過大。而在這種狀態(tài)下運行，輕則會使配電變壓器的供電效率降低，進而會使其金屬配件過度升高；重則就會把配電變壓器的單項零件燒壞或者也會殃及池魚把用戶的電器燒壞。③會對用電設備帶來危害。當配電變壓器在三相平衡的狀態(tài)下運行時，那么三相電流基本是相等的，必然配電內部每相的壓降也相等，而在電流、電壓都相等的情況下，配電變壓器輸出的三相電壓也是平衡的，而只有在這種情況下，才會給用戶提供一個安全的用電環(huán)境，也只有在這種情況下，才能保證相關工作人員的生命安全。但是當配電變壓器在三相負載不平衡的狀態(tài)下運行時，那么輸出的電流必然不會相等，而且也會導致配電內部的三相壓降也不相等，那么這種情況下，配電變壓器輸出的三相電壓必定會不平衡。而在三相負荷不平衡的狀態(tài)下運行，就會致使中性點的位置發(fā)生位移，進而導致中性點有電流通過，而這是極其危險的。除此之外，由于三相負荷的不平衡，就會導致負載重的一相電壓降低，而造成的后果就是:照明燈具變暗以及電器效能降低等問題；而負荷輕的一相情況也很糟糕，因為負載輕的一相電壓會升高，以及可能會損壞電器，就像剛打完球全身流汗的人，突然沖涼水澡，那么極有可能會給身體造成危害，而三相負荷不平衡造成的后果也是這個道理。④會對電動機造成危害。配電變壓器如果在三相負載不平衡的工況下運行，那么輸出的電流、電壓都不相同，在上面我也有詳細說明，在此就不過多闡述了。由于不平衡電壓有三個電壓分量，即正序、負序、零序，當不平衡電壓輸入電動機后，負序電壓就會產生旋轉磁場，同樣正序電壓也會產生旋轉磁場，而這兩者的磁場是相反的，能起到制動作用。但是在運行的過程中正序磁場發(fā)揮的能力遠遠強于負序磁場，那么電動機就仍會朝正序磁場方向轉動，可是在運行的時候還是會受到負序磁場的制動作用，而這樣造成的后果就是：電動機輸出功率減少，效率降低且電動機的無功損耗也會隨著三相電壓的不平衡度而變大，所以說在三相負荷不平衡的狀態(tài)下運行，對電動機是極其危害的。以上就是三相負荷不平衡帶給安全方面的危害。

2.2對電壓質量和線損帶來的危害 在三相負載不平衡度較大的情況下，會使配電變壓器的中性點不接地或者也可以說是接地的電阻達不到標準，進而導致中性點的位置發(fā)生了改變并同時使中性線帶有電壓。而這造成的后果就是：線路的電壓降被加大了，且輸出的功率也降低了，最終導致線路供電的電壓偏低，尤其是線路末端的電壓。而在這種情況下就會直接導致用戶的用電設備無法正常工作，而且電器的效能也比較低，久而久之就會大大提高低壓線破損率，這種結論并不是空穴來風的，而是有實踐證明的。在實踐證明下，我們可以粗略的得出：三相負荷長期的不平衡比平衡狀態(tài)情況下的低壓線破損率高2%-10%，而且三相負載不平衡度如果超過了15%，那么線損率會更加嚴重，也就是說不平衡度越大，給線損率造成的影響也越大。所以接下來，本人就著重研究解決三相不平衡負再的辦法。

3、三相不平衡負載的解決辦法 3.1應在管理方面做好兩方面的措施

為改善三相負載不平衡，在管理方面應雙管齊下:①要建立一個完善的監(jiān)測制度。因為在監(jiān)測制度的驅使下，就能督促管理人員認真的監(jiān)測三相負荷的變化，尤其是在用電的高峰期，比如早中晚，在這期間極易出現(xiàn)狀況。如果不間斷的對其進行監(jiān)測，就能夠通過對三相負荷的監(jiān)測，計算偏差的范圍，進而當出現(xiàn)問題時能夠及時制定調整三相負荷的計劃，以減少出現(xiàn)事故的概率。所以在供電企業(yè)中，應該設立專業(yè)的人來對三相負荷進行有效監(jiān)測。②應該加強對基礎資料的管理。因為在我國縣級供電企業(yè)中，普遍存在這樣一種現(xiàn)狀：就是不重視基礎資料的管理，進而使用戶負荷管理這項工作成為薄如環(huán)節(jié)，那么當新增用戶接入時，比較的隨意，總覺得加幾戶不會對三相負荷造成影響，但是‘千里之堤毀于蟻穴’，而新增用戶的隨意性就是引起三相負載不平衡的源頭，所以要想改善這種現(xiàn)狀，就應該在日常管理工作中，加強對基礎資料的管理。

3.2要想三相負荷平衡應做的技術措施 在技術層面應做的措施我把其歸納了五點：①要積極改善配電網絡，比如可以減少兩線制增加四線制，這樣做的目的是為了當三相負荷不平衡時，能夠有效的對其進行負荷調整，而且還能避免新用戶接入負荷的隨意性，因為當有新的用戶接入或者用戶要進行改造時，都會受到三相負荷平衡度的限制。②工作人員要根據三相負荷檢測情況，對低壓用戶的負荷及時的進行調整，進而保障在每天高峰期時能夠使三相負荷保持基本平衡，如果當?shù)氐慕洕鷹l件比較好的話，就可以安裝配電監(jiān)測系統(tǒng)，這樣就能夠每時每刻的對其進行監(jiān)測，一旦出現(xiàn)不平衡狀態(tài)就能發(fā)出警報，提醒相關的工作人員對其進行調整。③要盡量增大中性線的導線截面。尤其是在規(guī)劃或者建設配電網絡時，盡量使中心線與其他導線的界面一致，這樣就能夠有效減少損耗，進而消除存在的斷線事故隱患。④要在配電網絡中盡可能多的增加接地點，這樣就能夠有效減少三相負載不平衡引起中性點偏移時產生的電壓降，這樣就能夠從一定程度起到保護設備的目的，進而確保配電變壓器在三相負荷平衡的狀態(tài)下運行。⑤要充分利用電力電子技術。因為在配電變壓器運行的過程中，可以使用電力電子器件對三相負載的電能進行變換和控制，以達到三相負載平衡的目的。以上五點就是在技術層面應做的措施。

4、結束語

在三相負載調整工作中，雖然我們不能使其擁有絕對的平衡，但是為了給民眾提供安全的用電環(huán)境，就應該盡其所能使其擁有相對平衡的狀態(tài)。所以供電企業(yè)就應該加強對三相負載的時時監(jiān)測，因為這樣可以及時的發(fā)現(xiàn)問題，進而解決問題，減少用電事故的發(fā)生。而在以上篇幅我主要研究了在三相負載不平衡時帶來的危害，并提出了相對的應對之策。

參考文獻：

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第三篇：變壓器空載時三相電壓不平衡原因分析

變壓器空載時三相電壓不平衡原因分析

近年來歐陽海水電站因供電負荷不斷增長，原來的兩臺變壓器容量已不能滿足需求，常過載運行。為了增加供電量，故將2號變壓器容量由4MVA更換為6.3MVA，型號為GS9-6300/10，結線為y,d11。2號變壓器安裝前按規(guī)程規(guī)定進行了各項測試工作，測試結果正常。安裝就位后又進行了必要的測試及耐壓試驗，都合格。于是進行沖擊合閘試驗，沖擊合閘試驗也未出現(xiàn)異常現(xiàn)象。但當檢查變壓器副邊三相對地電壓時，卻發(fā)現(xiàn)中壓不平衡，分別為Uao = 6.8kV，Ubo = 6.2kV，Uco = 5.9kV，線電壓基本平衡。該變壓器安裝前是由一臺4MVA的變壓器供電，現(xiàn)已將該4MVA的變壓器移至1號變壓器位置，其母線電壓是平衡的。新變壓器空載時只帶Ⅱ段母線及母線上一組電壓互感器，由電壓互感器TV測得相電壓不平衡。為了查明原因，驗證TV及表計完好，將2號變退出，由1號變（4MVA變壓器）帶I、II段母線測電壓，I、II段母線三相電壓都是平衡的，由此可以排除TV及表計問題。

將2號變停電退出進行，測試未發(fā)現(xiàn)問題，再投入空載運行，現(xiàn)象同前。為了查明原因和對用戶負責，未送電，將上述情況告知廠家。廠家對該變壓器進行了全面的測試，也未發(fā)現(xiàn)問題，得出結論該變壓器無質量問題，合格。于是將該變壓器又投入空載，檢查副邊電壓，現(xiàn)象仍如前。究竟是什么原因產生這種現(xiàn)象的呢？對用戶是否會有影響呢？廠家也不能肯定。而用戶急著用電，不能久拖。最后與廠家、用戶協(xié)商，投入該變壓器運行。先投入一條長約4km的空載線路，測母線三相對地電壓，分別為Uao = 6.6kV，Ubo = 6.3kV，Uco = 6.1kV。發(fā)現(xiàn)三相電壓的偏差在變小，繼而再投入其它線路，并且投入用戶變壓器，測用戶變壓器低壓側（400V側）電壓，看三相電壓相差多少，能否使用，于是到用戶變壓器低壓側測電壓，測得三相電壓分別為Uao = 235V，Ubo = 234V，Uco = 234V，相電壓、線電壓都平衡。用戶投入各類負荷運行正常?；貋砗?，再測Ⅱ段母線電壓，測得電壓分別為Uao = 6.3kV，Ubo = 6.3kV，Uco = 6.3kV，三相電壓完全平衡。由此進行了總結，得出結論：該變壓器空載（只帶母線）時三相對地電壓不平衡，帶上負荷后，電壓完全平衡，用戶可以放心使用。

經與廠家技術人員進行了分析，到底是什么原因引起這種現(xiàn)象呢？根據廠家人員介紹，廠家在設計制造這臺變壓器時，與以前的變壓器結構上進行了改進，△側接電源，副邊側接負載，中性點不接地未引出，電壓調整抽頭由側從首端引出，在結構上與以前使用的1號、2號變壓器有所不同。由于變壓器原邊與副邊繞組、原副邊繞組對地、相與相繞組之間都存在電容，又由于結構上的原因，導致三相繞組總的對地電容不相等。在空載只帶母線電壓互感器情況下，對地電容值主要取決于變壓器對地電容，母線電壓互感器相當于一個電感，組成的電路原理見圖1?，F(xiàn)以變壓器負荷側（副邊側）作為電源，變壓器中性點為O，變壓器對地電容及電壓互感器組成的負載阻抗為Z，三相負載的中性點為O’，電路原理見圖2，作電壓向量圖。由于Za、Zb、Zc不相等，故電源中性點O與負載中性點O’不重合，中性點電位發(fā)生偏移。電壓向量圖見圖3，點O與O’的偏移情況視三相負載阻抗Za、Zb、Zc不平衡情況而變化。O’點隨著投入線路及負荷情況而變。當投入負荷后，變壓器對地容抗遠小于負載總阻抗，對電壓偏移不產生影響。而設負荷為三相平衡負荷，故點O與點O’重合，三相電壓平衡。這就出現(xiàn)了用戶用電后，2號變壓器（Ⅱ段母線）三相對地電壓反而平衡的緣故。因此，可以肯定，Ⅱ段母線的用戶可以放心使用，對電氣設備不會有什么影響。

第四篇：農村10kV配電變壓器燒損原因分析與對策

農村10kV配電變壓器燒損原因分析與對策

1配電變壓器燒損原因分析 1.1過電流燒損

1.1.1過負荷。負荷管理一直是基層供電所的一個薄弱環(huán)節(jié)，農電體制改革前基本上是自然發(fā)展狀態(tài)，每當春節(jié)、農忙和抗旱時節(jié)，配電變壓器燒損可以說是常有的事?，F(xiàn)在雖然實行了“四到戶”管理，但是農電工的管理水平有待提高，農村電力負荷的增長快，季節(jié)性強，缺乏計劃性管理，長期過負荷造成配電變壓器燒損。

再就是隨著農民收入的大幅度提高，家用電器負荷增長過快，以家庭為主的農村個體加工業(yè)也發(fā)展很快，電力負荷增長很大。配電設備投資較多，受資金限制配電變壓器更換跟不上負荷的增長，造成配電變壓器因過負荷而燒損。

另外，農村用電負荷難以管理，計劃用電意識淡薄，越是負荷緊張的灌溉、農忙及燈峰時間，越是容易出現(xiàn)爭用電問題，也是造成配電變壓器燒損的一個原因。

1.1.2三相負荷不平衡。如果三相負荷不平衡，將會造成三相電流的不對稱，零線中將出現(xiàn)零序電流，而零序電流產生的零序磁通在配電變壓器繞組中感應出零序電勢，使中性點電位發(fā)生位移。其中電流大的一相過負荷，使繞組絕緣損壞，而小的一相則達不到額定值，影響了變壓器的出力。配電變壓器過負荷的繞組的低壓接線柱以及中性線接線柱如果壓接不好就會引起發(fā)熱，造成膠珠和油墊老化變形漏油和燒蝕接線柱。

1.1.3短路故障。無論是單相接地短路還是相間短路，由于配電變壓器低壓繞阻阻抗很小，都會產生很大的短路電流。特別是近距離短路故障，短路電流數(shù)值可以達配電變壓器額定電流的20倍以上。強大的短路電流產生很大的電磁沖擊力和熱量損壞配電變壓器，短路故障對配電變壓器的損害最大。

當前造成短路故障的主要原因：一是低壓配電線路通道不好，樹木砸斷線路，及機動車輛碰斷電桿造成短路故障；二是低壓斷路器安裝、使用及維修人員操作不當，造成低壓路器進出線處短路事故；三是安裝在配電變壓器上的低壓計量箱安裝處理不好或維修、維護不當，造成近距離短路事故。

1.2.過電壓損壞

1.2.1雷擊損壞。配電變壓器的高低壓線路是由架空線路引入的，雷雨季節(jié)雷電流的襲擊常常使配電變壓器損壞，特別是雷電較多的地區(qū)。據統(tǒng)計配電變壓器遭雷擊損壞比例占到了配電變壓器損壞總數(shù)的30%以上。當線路遭受雷擊時，會在變壓器繞組上產生高于額定電壓幾十倍的高電壓。如果配電變壓器的防雷裝置不能有效地起到保護作用，雷擊損壞將是不可避免的。1.2.2發(fā)生鐵磁諧振過電壓

鐵磁諧振過電壓可以造成配電變壓器內部絕緣擊穿，也可以造成配電變壓器套管閃絡。發(fā)生這種情況的主要原因：一是系統(tǒng)內誘發(fā)，如諧波設備增多，電焊機增多，樹木碰線引起間歇放電，以及網絡電壓的波動的誘發(fā)，引起鐵磁諧振。二是由于配電變壓器和配電設備疏于維護管理，瓷絕緣油泥塵封，線路較亂，具備了造成諧振的條件。三是補償電容器配置不合理，負荷變化較大時不能及時切除，出現(xiàn)臨界補償狀態(tài)，造成鐵磁諧振。

1.3.檢修維護不當造成的損壞。

1.3.1調節(jié)電壓分頭不當引發(fā)的配電變壓器燒損事故。由于農村負荷變化較大，線路電壓變化也較大，農電工常常要調節(jié)配電變壓器電壓分接開關來改變輸出電壓值。農電工調節(jié)電壓分接開關時完全靠經驗，一般沒有什么儀器來測量調整后的接觸電阻值，同時還有很大的隨意性，很容易造成電壓分接開關不到位和損壞，因而造成電壓分接開關燒壞。

1.3.2.拆、裝配電變壓器高低壓引線不當造成配電變壓器損壞。檢修和測試人員在拆裝配電變壓器高低壓引線時用板手擰銅螺桿上的螺絲，操作不當，螺桿跟著轉動，容易造成繞組和銅螺桿連接斷開或短路，造成配電變壓器燒損。

1.3.3.配電變壓器并聯(lián)運行時，由于農電工對其并聯(lián)的要求認識不清，往往核相不準，或者配電變壓器電壓分接開關位置不對，并聯(lián)后造成環(huán)流較大，燒毀配電變壓器。

2應采取的防范措施

2.1.加強農村配電變壓器負荷的計劃管理。定期測量配電變壓器負荷電流和三相負荷電流的平衡情況，及時調整配電變壓器負荷，使三相負荷平衡經濟運行。特別是在抗旱澆地、農忙和春節(jié)等用電負荷高峰季節(jié)，要經常測量配電變壓器負荷電流，做好配電變壓器調荷工作。同時，還要加強低壓新增負荷的管理，及時增加配電變壓器容量，保持合理的用電和配電變壓器容量比，確保配電變壓器安全、經濟、合理運行。

針對農村負荷變化較大的特點，合理地選用“子母變壓器”和變壓器并聯(lián)運行，從而有效地應對負荷的變化，確保配電變壓器安全、經濟運行。

2.2做好配電線路通道的清理和線路維護工作。加大電力法規(guī)知識的普及和宣傳力度，提高人們對電力法規(guī)的認識水平，自覺地維護電力設施的健康安全運行環(huán)境。

2.3在配電變壓器高壓側裝設氧化鋅避雷器的同時，在配電變壓器的低壓側也裝設低壓避雷器，能有效地防止過電壓和雷電流對配電變壓器的損壞。

2.5.對配電變壓器進行定期清掃、測試、維護，防止配電變壓器漏、滲油，及時更換呼吸器內的干燥劑，給配電變壓器高、低壓熔斷器配置合適的熔絲，低壓斷路器的電流速斷保護和過電流保護定值要做到整定準確，動作可靠。

第五篇：變壓器氣體繼電器故障分析與改進措施

變壓器氣體繼電器故障分析與改進措施

2008-10-14

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1概況

氣體繼電器是大型電力變壓器最重要的非電量保護裝置。實踐證明，裝有氣體繼電器的變壓器，在變壓器本體發(fā)生放電性或由其他因素引起的絕緣油快速分解故障時，反映最靈敏的往往是氣體繼電器。它的正確動作能大大減少變壓器故障后的損失。目前，QJ系列的氣體繼電器主要有QJ-

25、QJ-50、QJ-80等幾種或其改進型產品，它們的結構基本相同。在JB/T9647-1999《氣體繼電器》中，規(guī)定了此類產品的型號、技術要求等。在一些顯示器變壓器上也有采用，如速動油壓繼電器、皮托(PITOT)繼電器、BR-1型繼電器或MK-10型繼電器等。但到目前為止，尚沒有出現(xiàn)一種可以完全取代氣體繼電器的大型電力變壓器的非電量保

護裝置。

當變壓器內部出現(xiàn)輕微故障時，因油分解產生的氣體逐漸積聚到氣體繼電器上部，達到一定量時，使上開口杯下降到某一限定位置，其上的磁鐵使干簧接點吸合，發(fā)出輕瓦斯保護動作，發(fā)出信號。當變壓器內部發(fā)生嚴重故障時，絕緣油被迅速并大量分解，使油箱內壓力急劇升高，出現(xiàn)油的浪涌現(xiàn)象，氣體繼電器連接油管內產生油流達到繼電器啟動定值時，油流沖擊擋板，當擋板旋轉到某一限定位置時，其上的磁鐵使干簧接點吸合，使生瓦斯保護動作、開關跳閘、切除故

障。

氣體繼電器的動作有正確動作和誤動作之分。文章就氣體繼電器因使用不當或制造缺陷原因，產生非正常動作的情況加以統(tǒng)計分析，并提出一些改進措施，為正確使用變壓器瓦斯保護裝置提供參考。

2遼寧電網發(fā)生的主事故實例

2.1使用維護不當引起重瓦斯保護動作

2.1.1呼吸系統(tǒng)不暢

(1)1991年1月12日，太平哨電廠2號主變壓器正常運行中(SFPL-120000/220型)，重瓦斯保護動作跳閘。當時有功功率為80MW、無功功率為20MVAR，上層油溫為66℃。因環(huán)境溫度低，已經吸潮的吸濕器硅膠結塊，引起呼吸不暢，在機組負荷增加、油溫升高時，造成呼吸器跑油，熱油將硅膠結塊融化，壓力突然釋放，造成重瓦斯保護動作跳閘。1990年2月25日，太平哨電廠1號主變壓器(SFPS-120000/220型)發(fā)生過同樣事故。

(2)1992年1月1日，白山電廠紅石變電站2號主變壓器正常運行中(SFP-120000/220型)，輕、生瓦斯保護動作，兩側開關跳閘，呼吸器噴油。當時正值調峰，機組滿負荷運行的時間，上層油溫達69.4℃，環(huán)境溫度為-10.5℃。變壓器運行時冷卻風扇未投入，加之負荷較大，變壓器溫度快速上升，導致發(fā)生事故。經分析發(fā)生事故的原因與上例基本相同。

2.1.2本體端子箱密封不嚴

(1)1992年3月10日，兩錦局凌河一次變電站1號主變壓器(SFP-63000/220型)重瓦斯保護動作，開關跳閘。經檢查發(fā)現(xiàn)，事故時工作人員正在用洗衣粉水對油箱進行清洗。未對器身上的端子箱采取可靠的遮擋措施，霧狀水珠進入端子箱，知接跳閘回路接點，造成重瓦斯保護動作跳閘。

(2)1993年6月29日，兩錦局錦州一次變電站1號主變壓器(DF-40000/220型)發(fā)生由于C相變壓器二次保護端子箱密封不良、受潮，未落實重瓦斯跳閘線與相鄰正電源分開布置的反事故措施，造成相鄰的跳閘線與正電源短接，導致發(fā)生重瓦斯保護動作跳閘事故。沈陽電廠主變壓器發(fā)生了同樣原因的重瓦斯保護動作跳

閘事故。

2.1.3氣體繼電器引出電纜或二次回路不良

(1)1997年1月12日，鐵嶺局中固二次變電站1號主變壓器(SFL1-8000/60)有載調壓開關重瓦斯保護動作，主變壓器停運。經檢查為有載調壓開關重瓦斯保護電纜絕緣損壞，造成跳閘接點短接，保護動作。

(2)1991年鐵嶺局平頂堡二次變電站、朝陽局木頭城子二次變電站主變壓器，因主控保護屏到變壓器端子箱之間的電纜絕緣降低，以到絕緣擊穿，造成重瓦斯保

護動作跳閘。

(3)1994年3月7日，赤峰局土城二次變電站主變壓器發(fā)生因二次回路接地，造成跳閘回路接通，重瓦斯保護動作、開關跳閘事故。

2.1.4氣體繼電器安裝不良

1998年6月19日，赤峰局元寶山一次變電站1號主變壓器(SFPZ-120000/220型)有載調壓重瓦斯保護動作，10條66KV線路及母線全停。事故原因是：安裝有載調壓氣體繼電器時，法蘭壓住繼電器跳閘端子引線，造成引線絕緣損壞，接點短接，有載調壓重瓦斯保護動作跳閘。

2.2制造缺陷引起的重瓦斯保護動作

2.2.1氣體繼電器干簧接點玻璃管破碎

(1)2005年9月2日，大連開發(fā)區(qū)供電局220KV中華路變電站1號主變壓器調壓開關重瓦斯保護動作，三側開關跳閘，主變壓器停電。經檢查發(fā)現(xiàn)，調壓開關氣體繼電器干簧管斷裂、破碎，有放電短路痕跡，初步判定為干筑管破碎后，瞬間接通引起跳閘。1998年9月25日和2004年1月22日，該變壓器曾發(fā)生了2次

同樣原因的事故。

(2)2002年1月27日，大連供電公司革鎮(zhèn)堡一次變電站2號主變壓器(SFPSZ-120000/220型)有載調壓重瓦斯保護(氣體繼電器型號為QJ4G-25型)動作跳閘。跳閘原因是串聯(lián)在重瓦斯保護回路中的氣體繼電器中的干簧接點玻璃管破碎，簧片搭接，跳閘回路接通，導致開關動作跳閘。

2.2.2氣體繼電器接線盒密封不良

(1)1992年5月22日，大連一次變電站一組主變壓器重瓦斯保護動作，三側斷路器跳閘，全站停電。經檢查是由于氣體繼電器接線端子盒防水不良，進水受潮，跳閘接點短接，造成重瓦斯保護動作跳閘。

(2)1991年5月26日，本溪局崔東二次變電站2號主變壓器、1996年5月1日鐵嶺局亂石山二次電路站1號主變壓器、1995年4月22日阜新66電廠KVT1T變壓器、1998年7月22日鞍山局太平二次變電站1號主變壓器等都發(fā)生了主變壓器或有載調壓氣體繼電器接線端子盒密封不嚴，進水后短接瓦斯保護接點，造

成保護動作跳閘。

2.3輕瓦斯保護頻繁動作

2.3.1制造缺陷引起輕瓦斯保護動作

1992年4月8日，通遼電廠2號主變壓器運行中輕瓦斯保護動作，經檢查為氣體繼電器輕瓦斯油杯轉軸脫落，造成輕瓦斯保護接點接通，發(fā)出信號。

2.3.2油位降低引起輕瓦斯保護動作

(1)1992年1月24日，通遼電廠4號主變壓器、1991年赤峰局元寶山二次變電站、烏丹二次變電站主變壓器都出現(xiàn)了因漏油或溫度降低、油位嚴重下降，導致輕瓦斯保護動作的情況。

(2)1993年鞍山局海城一次變電站2號主變壓器(SFPS-63000/220型)、1993清河電廠7號主變電站變壓器(SFP3-26000/220型)、1994年沈陽高臺山一次變電站1號主變壓器等都發(fā)生了輕瓦斯保護頻繁動作，其原因都是由于冷卻器油門、膠墊老化龜裂漏油，油位下降，輕瓦斯保護動作。

(3)2001年1月10日，丹東局蛤蟆塘二次變電站1號主變壓器輕瓦斯保護動作。原因是變壓器油箱上蓋插測溫元件孔的膠圈損壞，進水后將測溫元件插管凍裂，造成儲油柜油大量漏泄，輕瓦斯保護動作。

2.3.3空氣侵入引起輕瓦斯保護動作

1992年朝陽電廠1號主變壓器、1993年白山電廠紅石電站2號主變壓器(SFPSZ4-63000/220型)、1993年赤峰局元寶山一次變電站2號主變壓器(SFPZL3-63000/220型)、1994年沈陽勸工一次變電站1號主變壓器(SFPS3-80000/220)、2001年本溪一次變電站5號主變壓器、鐵嶺開原一次變電站2號主變壓器都發(fā)生瓦斯保護頻繁動作，其原因都是由于冷卻系統(tǒng)負壓區(qū)有密封不良情況，造成空氣侵入，輕瓦斯保護動作，發(fā)出信號。

2.3.3殘存空氣引起輕瓦斯保護動作

1993年沈陽局孫家一次變電站1號主變壓器(SFPSL3-63000/220型)、1993年丹東局岫巖一次變電站主變(SFP-63000/220型)、1994年赤峰局元寶山一次變電站2號主變壓器(SFPZL3-63000/220型)、1994年撫順局河北一次變電站主變壓器(SFPS7-180000/220型)都發(fā)生了輕瓦斯保護頻繁動作。經檢查，故障原因是：更換冷卻器后，排氣不徹底或更換硅膠后浸油、排氣不充分，殘存空氣逐漸

析出，造成輕瓦斯保護頻繁動作。

3氣體繼電器非正常動作情況分析

(1)氣體繼電器非正常動作情況分為重瓦斯保護動作跳閘和輕瓦斯保護動作，發(fā)出2類信號。由于前都動作于跳閘，往往影響和損失都大，是我們特別應

該注意和預防的。

(2)從由運行維護不當引起重瓦斯保護動作的統(tǒng)計看：對設備的反事故技術措施落實得好的，此類事故發(fā)生的就少，反之，不能嚴格執(zhí)行各級制定的反事故技術措施的，這類事故發(fā)生的就比較集中。此類故障的主要表現(xiàn)形態(tài)是：①由于呼吸系統(tǒng)不暢，引起重瓦斯保護動作。②由于本體端子箱密封不良，進水引起重瓦斯動作。③由于繼電器引出電纜短路或絕緣不良，引起重瓦斯保護動作。第一類表現(xiàn)形態(tài)都發(fā)生在冬季，且為水電機組、環(huán)境濕度大，變壓器負荷變化大，并伴隨著呼吸器跑油。第二類故障純屬維護不到位，在雨季到來之前應該落實的反事故措施不能認真落實。有的單位對多年強調的正電源與跳閘線在端子排上要隔開的要求也沒有落實。對電纜和二次線加強絕緣監(jiān)視，定期試驗十分必要，特別要提高安裝質量，防止因安裝不當而給運行帶來隱患。

(3)由于制造缺陷引起的重瓦斯保護動作主要表現(xiàn)為氣體繼電器干簧接點玻璃管碎裂和繼電器接線盒密封不良2種形態(tài)。前者都發(fā)生在有載調壓開關的氣體繼電器上，且在同一臺變壓器上，1998年、2004年和2005年發(fā)生了3次事故，是否與該處振動幅值較大有關，需要進一步分析，但主要還是應該提高繼電器的制造質量。氣體繼電器接線盒密封不良問題，在各類繼電器上都有發(fā)生，說明改進接線盒的密封狀況勢在必行，也可對改變接線盒的安裝方向進行探討，以減少進水短路的幾率。有的單位采用加裝防雨罩的措施，可以有效的減少此類事故的發(fā)生，但最根本的還是要確保接線盒密封萬無一失。

(4)輕瓦斯保護頻繁動作，如果不能及時、正確判斷，對于發(fā)展較快的故障可能造成漏判，釀成大禍。由于氣體繼電器浮筒轉軸脫落，造成輕瓦斯保護頻繁動作，是制造過程中應該特別注意改進的。在油位降低的情況下，輕瓦斯發(fā)出信號，使運行人員及時采取措施，防止漏油的繼續(xù)發(fā)展，說明輕瓦斯保護設置的重要意義。變壓器或冷卻系統(tǒng)存在負壓區(qū)進氣或排氣不徹底，導致輕瓦斯保護頻繁動作的隱患，這種情況容易使人們麻痹，此時，若有其他故障發(fā)生，容易產生漏判，所以，此時應盡快處理漏氣或排隊殘留氣體。

4改進措施

(1)速動油壓繼電器在變壓器本體發(fā)生嚴重故障時，達到或超過整定的壓力值時，壓力升速越快，其動作越靈敏，對保護變壓器可以起到一定作用。但到目前為止，變壓器生產廠家還沒有以此裝置取代氣體繼電器。對高電壓、大容量的重要變壓器，加裝此類裝置可以大大提高保護的可靠性。

(2)對于有載調壓開關的氣體繼電器設置，應遵循國家標準和行業(yè)標準的有關規(guī)定：保護裝置應反映壓力或油流沖擊的情況，如采用氣體繼電器代替油流控制繼電器，該繼電器應該具有油流沖擊動作功能，不必保留輕瓦斯保護功能，這樣，可以減少輕瓦斯動作后的大量工作，又可以對有載調壓開關實施可靠的保護。

(3)在經過多次事故教訓和經過認真調研、分析，經過對幾個生產廠家的技術改進進行評議后，遼寧省電力有限公司于2004年8月在《關于變壓器有載分接開關氣體繼電器選型的通知》文件中，對QJ4G-25型氣體繼電器的改進，作了明確要求：①繼電器的支架調試為70-90mm；②采用雙接點串聯(lián)結構，干簧管接點引線距離不小于4mm；③不采用輕瓦斯開口杯裝置，并取消相應接點；④干簧管應采用雙螺絲固定在支架上，并在固定環(huán)內加裝緩沖層；⑤采用質量好的、接點鍍銀的干簧管；⑥推薦采用引線焊接點熱塑包封結構。對其他尚未采取改進措施的有載調壓開關用氣體繼電器暫不宜選用。

(4)對有載調壓開關重瓦斯保護是否投跳閘，應根據實際情況而定。如氣體繼電器未做改進，發(fā)生誤動的頻次較多，也可以暫投信號。對有載調壓開關用氣體繼電器采用改進后新結構的產品，變壓器有載調壓開關的瓦斯保護可以投跳

閘。

(5)對于220KV有以上的變壓器，必須采用雙接點的氣體繼電器；對于66KV及以下的變壓器，逐步采用雙接點的氣體繼電器；對于有載調壓開關用的氣體繼

電器，一律取消輕瓦斯回路。