配电变压器三相不平衡运行带来的附加损耗、电压偏差及补偿方法

摘要：配电变压器的三相不平衡运行在实际中是不可避免的，使配电变压器平衡运行是节能、提高电能质量的手段之一。文章定量地分析了配电变压器不平衡运行带来的损耗及三相电压偏差，并给出了针对这一状况所采取的补偿方法，算例及实际应用表明该补偿方法可明显减少配电变压器不平衡运行带来的损耗及电压偏差。

关键词：配电变压器三相不平衡 附加损耗 电压偏差 补偿方法 电力系统
1 引言
　　我国城乡配电网中大量采用了三相四线制接线方式，且配电变压器为Y/Yno接线，存在很多的单相负载，因此配电变压器的三相不平衡运行是不可避免的。国标GB50052《供配电设计规范》、《变压器运行规程》中都规定了Y/Yno接线的配电变压器运行时中线电流不能超过变压器相、线电流的25%，这是由变压器的结构所决定的。中线电流的增加会引起变压器损耗的增加，同时造成中性点电位的偏移[1]。本文定量分析了这种影响，同时采用一种新的补偿方法减小了附加损耗与中性点电压的偏移。

2 中线电流带来的损耗及中性点电位的偏移
2.1 中线电流带来的变压器损耗
　　（1）附加铁损
　　Y/Yno接线的配电变压器采用三铁心柱结构，其一次侧无零序电流，二次侧有零序电流，因此二次侧的零序电流完全是励磁电流，产生的零序磁通不能在铁心中闭合，需通过油箱壁闭合，从而在铁箱等附件中发热产生铁损。
　　Y/Yno接线变压器的零序电阻比正序电阻大得多，变压器的零序电阻可实测得到，文[2]提到315kVA变压器的零序电阻是正序电阻的15倍，因此零序电流产生的附加铁损较大。
　　（2）不平衡运行时绕阻附加铜损
　　配电变压器三相不平衡运行时三相绕组的总损耗（单位为kW）可计算为


式中 Ia、Ib、Ic为三相负荷电流；R1为变压器二次侧绕组电阻。


2.2 中线电流造成的电压偏移
　　由于Y/Yno接线的变压器一次侧没有零序电流，二次侧有零序电流，因此二次侧的零序电流完全是励磁电流，产生的零序磁通重叠在主磁通上，感应出零序电动势，造成中性点电压偏移，负荷重的相电压降低，负荷轻的相电压上升[3]。
2.3 实例分析
　　型号为SJ、315kVA 、10kV/0.4kV变压器的零序电阻R0=0.122Ω，零序电抗X0=0.174Ω，绕组电阻R1=0.00849Ω。
　
0.17kW；④总损耗功率△P=P0 △Pf=3.82kW；⑤一年内损耗电量W=3.82×8760KWh=33463KWh ；

　　由上述分析可知，Y/Yno接线方式的配电变压器不平衡运行带来的损耗与电压偏移是很大的，如对变压器的三相不平衡进行补偿，则既可以节能，又可以提高电能质量。

3 补偿方法
3.1 三相不平衡–无功补偿装置的工作原理
　　在三相系统中，跨接在相线与相线之间的电容或电感元件具有转移相间有功功率的作用，由于相间电感或电容元件的电流相量与每相电压相量成60°或120°夹角，可通过一个简单的示例来说明这一原理（本文称之为三相不平衡–无功补偿方法）。
　　有一单相负荷接于A相与零线之间，其电流IA=100A，功率因数cosφa=0.85，其中有功电流为85A，无功电流为53A。在A、B相间接入产生61A电流的电容器时，相量图如图1所示，图中，为A相电压相量，为接于A、B相间的电容器电流相量，超前A相电压120

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