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三相不平衡對變壓器運行的影響

發表日期:2014-05-23 02:18:11   所屬分類:電阻柜技術百科   瀏覽 4073 次

我國的6~10kV配電變壓器大多采用YynO連接型式,低壓配電網釆用三相四線制(TT或TN-C-S系統)或三相五線的TN-S系統,負荷包括三相用電設備和單相用電設備(有接相電壓或線電壓)。若三相負荷不平衡,將對變壓器的運行帶來不安全和不經濟。

在三相不平衡電壓作用下,對配電變壓器產生如下影響:

1、變壓器損耗增加

YynO接線的配電變壓器采用三鐵心柱結構,對于變壓器二次側的正序和負序電流,其一次側有相應的電流來取得磁動勢的平衡,但零序電流僅在二次側存在(有中性線),而一次側無中性線不存在零序電流。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心中閉合,需通過油箱的金屬外殼和金屬夾件閉合,從而在油箱的金屬外殼和金屬夾件等附件中發熱, 產生鐵損。由于Yyn0接線的配電變壓器的零序電阻比正序電阻大得多,如一臺315kVA變壓器的零序電阻比正序電阻大15倍。可見,零序電流產生的附加鐵損較大。

除了三相不平衡電壓產生附加鐵損外,尚有繞組的附加銅損。

三相不平衡電壓產生的損耗Pf1=(Ia的平方+Ib的平方+Ic的平方)R*10負三次方。式中Ia、Ib、Ic分別為三相負荷電流;R---變壓器二次繞組電阻。

三相不平衡電壓產生的損耗Pf2=3[(Ia+Ib+Ic)/3]的平方R*10負三次方。

三相不平衡時的附加銅損△P1=Pf1-Pf2={[(Ia-Ib)平方+(Ia-Ib)平方+(Ib-Ia)的平方]/3}R*10的負三次方。

2、中性點電位偏移

在變壓器低壓側中性點直接接地的三相四線制系統中,三相負荷不平衡會使變壓器中性點產生偏移。

設電源的三相電壓分別為Uan、Ubn、Ucn,三相負荷的電導分別為

Ya=1/Za、Yb=1/Zb、Yc=1/Zc、Yn=1/Zn

式中Za、Zb、Zc和Zn---分別為三相負荷阻抗和中性線阻抗。

根據電工學原理:中性點偏移程度可用電源中性點(N)和負荷中性點(N')之間的電壓Unn'表示,見圖1-25.

Unn'計算公式為:Unn'=UanYa+UbnYb+UcnYc/Ya+Yb+Yc+Yn

中性點偏移的結果是負荷側三相電壓不平衡,負荷小的相電壓高于額定電壓,負荷大的相電壓低于額定電壓。三相負荷不平衡度越大,中性點偏移越嚴重,危害性越大。(相關產品:中性點接地電阻柜

3、變壓器輸出功率降低

變壓器輸出功率是以三相負荷平衡為設計依據。運行時其輸出功率,只能以最大相電流為限(過載另有規定),因而三相負荷不平衡就會降低額定容量的利用率。如一臺315kVA配電變壓器其二次額定電流為455A,若三相負荷電流分別為455、228、 228A,則變壓器額定容量的利用率只有67%。

4.危及變壓器安全運行和降低壽命

在三相不平衡電壓作用下,由于零序電流產生附加損耗,使變壓器運行溫度升高。如我地區一臺10/0.4kV, YynO接線,額定電流為23/576A的400kVA變壓器供一臺300kW工頻感應電爐,該電爐為單相負荷,雖有負荷平衡裝置組成三相平衡負荷。在預熱期內電壓為220V時,發現三相電流就存在不平衡,Ia= 130A、Ib=205A、Ic=130A。在熔煉期時,電源電壓調到380V, Ia=208A、Ib=400A、Ic=210A。雖未超過額定電流, 運行不到一年,變壓器B相高壓線圈燒壞,原因是補償電容有部分損壞,引起三相嚴重不平衡。

對YynO接線的變壓器是我國常用的一種變壓器,這類變壓器有許多缺點,建議釆用Dynll接線的變壓器,它有較多的優點:

(1)三次諧波電流可在D連接的高壓繞組內形成回路,不會污染電網;

(2)Dynll接線的變壓器承受的不平衡負荷能力可達到相電流的75%,遠超過YynO接線的變壓器的不平衡負荷能力可達到相電流的25%;

(3)Dynll接線的變壓器零序阻抗遠小于YynO接線的變壓器零序阻抗,有利于切除單相接地故障。

因此,推廣Dynll接線的變壓器是很有必要。

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