配电变压器三相不平衡技术分析与管理措施研究

第一篇：配电变压器三相不平衡技术分析与管理措施研究

配电变压器三相不平衡技术分析与管理措施研究

摘要：配电变压器的三相不平衡运行是不可避免的，防止配电变压器三相不平衡运行是节能、提高电能质量的手段之一。本文分析造成配电变压器三相不平衡运行的原因，对配电变压器三相不平衡产生的影响进行了技术分析，并在此基础上，提出了相应的防止变压器三相不平衡的管理措施

0引言

国标GB50052《变压器运行规程》、《供配电设计规范》中都规定了Y/Yn0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。一般要求电力变压器低压电流的不平衡度不得超过10%，低压干线及主变支线始端的电流不平衡度不得超过20%。我国农村低压配电网中配电变压器为Y/Yn0接线，并大量采用了三相四线制接线方式，存在很多的单相负载，这就不可避免地存在配电变压器的三相不平衡运行。作者在分析及了变压器三相负荷不平衡的原因、定量分析了三相负荷不平衡影响的基础上，提出了防止变压器负荷不平衡的措施。1变压器三相不平衡的原因

1.1管理上存在薄弱环节缺乏运行管理具体考核管理办法，对配电变压器三相负荷不平衡的运行管理的重视程度不够，带有随 意性，盲目性、导致很多在三相负荷不平衡状态下对配电变压器长期运行。

1.2单项用电设备影响由于单项用电设备的同时使用率较低，线路大多为照明、动力混载，经常会造成对配电变压器三相负荷的不平衡，并给管理带来了难度。

1.3电网格局不合理的影响低压电网结构薄弱，运行时间较长，改造投入不彻底，单相低压线路是台区的主网架问题，一直得不 到有效根治。其次，居民用电大多为单相供电，负荷发展时无序延伸，造成台区三相电流不平衡无法调整。1.4临时用电及季节性用电临时用电及季节性用电都有一定的时间性，用电增容不收费后，大量的单项设备应用较多，而分布极为分散，用电时间不好掌握。同时，由于在管理上未考虑其三相负荷的分配问题，又未能及时监控、调整配电变压器的三相负荷，它的使用和停电，对配电变压器三相负荷的平衡都有较大的影响，特别是单项用电设备容量较大时，影响更大。1.5设备故障影响由于运行维护及管理不当或外力破坏等原因，低压导致断线、变压器缺相运行、修理不及时或现场运行处理，都可能造成某一相长时间甩掉部分负荷，使配电变压器处于不平衡状态下运行。

2变压器三相负荷不平衡的影响

2.1增加配电变压器的损耗配电变压器的功率损耗包括空载损耗（铁损）和负载损耗（铜损）。在三相负荷不平衡状态下运行时容易在低压侧产生零序电流。Y/Yn0接线的配电变压器采用三铁芯柱结构，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芯中闭合，需通过油箱壁闭合，从而在铁箱等附件中发热产生铁损。当铁心柱中的磁通密度为1.4T时，油箱壁中的损耗为铁心中损耗的10%；当铁心柱中的磁通密度增加到1.65T时，油箱壁中的损耗将达到铁心中 损耗的50%以上[1]。

中线电流的增加还会引起配电变压器绕组铜损的增加。

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：Pf1=（I2 a+I2 b+I2 c）R1×10-3 式中Ia，Ib，Ic为三相负荷电流；R1为变压器二次侧绕组电阻。三 相平衡时每相绕组电流为（I觶a+I觶b+I觶c）/3，三相绕组总损耗为：Pf2=3[（Ia+Ib+Ic）/3]2R1×10-3 三相不平衡是带来的附加损耗为： ΔPf=Pf1-Pf2=（Ia-Ib）2 +（Ia-Ic）2 +（Ib-Ic）2

3·R1×10-3当配电变压器三相负荷不平衡状态下运行时，变压器负荷高的

那项时常出现故障，如缺项、接点过热、个别密封胶垫劣化等。同时，附加损耗造成配电变压器散热条件降低，金属构件的温度升高，严重时损坏变压器绝缘，烧坏配电变压器。2.2降低配电变压器的出力配电变压器每相线圈结构性能均是一样的，故其允许最大出力，只能按三相负荷重最大一相不超过额定容量为限。因此，当配电变压器在三相负载不平衡状况下运行时，其出力将受到限制。其出力减少程度与三相负荷的不平衡度有关。三相负荷不平衡度越大，配电变压器出力减少越多。为此，配电变压器在三相负荷不平衡时运行，其输出的容量就无法达到额定值，且备用容量亦相应减少，过载能力降低[2]。例如，若接线电压的单相用电设备的额定电流与三相变压器的额定电流相同，则三相变压器的利用率仅为该变压器额定容量的58%。又如，一台100kVA变压器，其二次侧额定电流为144A。若三相负荷电流分别为144A、72A，则变压器额定容量的利用率就只有67%。

2.3三相输出电压不平衡配电变压器是按三相负载对称情况进行设计和制造的，故其每相线圈的电阻、漏抗、激磁阻抗基本一样。当三相负载对称时，每相电流大小一样，配电变压器内部压降是相同的，所以，输出电压也是对称的。当配电变压器的三相负载不对称时，由于Y/Yn0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。偏移严重时单相变压器可能升到线电压。如果线路接地保护不好，中性线电流产生的电压严重危及人生安全。同时，由于变压器绕组压降不同，电流不平衡会造成单相设备不能正常使用，或过电压损坏用户设备[3]。例如，型号为SJ-315kVA，10kV/0.4kV变压器的零序电阻，零序电抗，绕组电阻R0= 0.122Ω，零序电抗X0=0.174Ω，绕组电阻R1=0.00849Ω。Ia=100A，Ib=200A，Ic=300A，cosφa=cosφb=cosφc=0.7。经过计算得到：零序电流I0= 173A；零序电流损耗功率P0=I2 0R=3.65kW；附加铜损ΔPf=0.17kW；总损耗功率ΔP=P0+ΔPf=3.82kW；一年内损耗电量W=3.82×8760kWh=33463kWh；中性点偏移电压E觶0=I觶0·Z觶0=36.6V；Z0=R2 0+X2 0姨=0.212Ω；为零序阻抗。

由上述分析可知，Y/Yn0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不容忽视。

2.4线路损耗增加配电变压器的电流输送时，导线的电阻就 产生功率损耗，其损耗与导线中通过的电流的平方成正比。当配电变压器以三相四线制线路输送电流时，其有功功率损耗按下式计算：ΔP1=I2 aRa+I2 bRb+I2 cRc+I2 oRo。式中：Io为中性线电流；Ra，Rb，Rc为各 相导线的电阻；

Ro为中性线电阻。当三相负载平衡时Ia=Ib=Ic=I，Io=0，线路损耗为ΔP2=3I2 R。

应用上式试计算三相四线制线路在负载对称与不对称时的功率损耗，通过两种损耗数值对比，表明配电变压器在负载不平衡运行时的线路损耗大于对称时的线路损耗。

2.5电动机效率降低广大农村中大量使用电动机作为动力进行生产加工，当配电变压器处于三相负载不平衡运行时，则会产生输 出电压不平衡，即存在着正序、负序、零序三个电压分量。在通入电动机之后，负序电压就会产生与正序电压相反的旋转磁场，起到一定的制动作用。通常电动机运行中，正序电压磁场要比负序电压旋转磁场大得多，所以电动机仍以正序电压磁场旋转，方向一致。只有在严重不对称电压情况下，负序磁场制动作用，客观上或多或少会导致电动 机输出功率的减少。

其效率是随电压不对称程度的加大而下降的。为此，配电变压器的不对称运行，对电动机是不安全不经济的。

3防止变压器三相不平衡的措施

3.1加强负荷不平衡管理定期进行三相不平衡电流测试，负荷每月至少进行一次测量，特殊情况下如负荷变化较大时，可增加测量次数，对负荷状况做到心中有数。掌握配电设计时三相不平衡度的科学计算方法和三相不平衡的采集方法，为配电变压器负荷提供可靠的数据。文献[4]设计的三相不平度采集系统在采集三相电流时，使用以C8051F单片机作为主控制芯的硬件设备挂接在变压器出口端，每隔1h实时采集和存储三相电流，以供计算三相不平衡度

使用。通过通用串行总线

（USB）口，将历史采样数录入后台计算系统便可自行进行完成三相不平衡度的计算。3.2改造配电网，加强对三相负荷分布控制结合农网线路改造，合理设计电网改造方案。配电变压器设置于负荷中心，供电半径不大于500米，主干线、分支干线均采用三相四线制供电，同时制定台区负荷分配接线图，做到任何一个用户的用电改造接入系统，都受三相负荷平衡度的限制，避免改造的随意性。

3.3加强用户管理，确保变压器负荷平衡用电与配电应密切配合，根据不同季节用电的特点和运行参数，合理制定电网年度、季度运行方式,及时配电变压器的调整运行方式，平衡有功无功功率,改善电能质量,组织定期的负荷实测和理论计算。用电的临时用户，季节性用户，配电变压器运行人员都要及时掌握。尤其对单项设备申请用电，要进行合理搭配。

3.4加强无功补偿，促进三相负荷就地平衡由于单相感性设备增多，三相电流不平衡，导致电压质量下降、零相电流增大[5]。进行就地无功补偿，安排减少无功远距离输送，对线损计算制定合理的补偿方式，不但可以降低零相电流，提高电压质量而且补偿后使得变压器利用率提高。

3.5线损分相管理，保证三相负荷平衡开展线损分项管理的首要条件是保证配电台区的计量总表必须是三只单相电能表分开计量，或安装具备单相电量计量功能的三相四线电能表。然后，按照每条线路出线所带的低压用户进行分类统计，定期定时抄表。通过线损分相报表的三相电量平衡分析，可以及时判定该配电台区三相线路电流平衡情况，结合线损分相报表与该相低压线路日常所带的用户负荷差距参照比情况，分析该台区、该线路运行是否处于最佳状态，及时跟踪、反馈、调整，保证每相线路负荷均衡分布，确保变压器三相负荷平衡。采用线损分相管理，还可以对配电台区电能计量装置的自身故障进行监测。参考文献：

[1]覃芸,张思寒.电网经济运行分析及措施[J].黑龙江电力,2009(5):334-337.[2]黄绍平.负荷不平衡对配电变压器的危害和相应的配电设计方法[J].变压器,1996，(5):30-32.[3]杨云龙,王凤清.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[J].电网技术,2004，(8):73-76.[4]郭峰,姚莉娜,刘恒等.引入三相不平衡度的低压电网理论线损计算[J].电力自动化设备,2007，(11):51-54.[5]林俐,胡景生.配电网变电站并列运行三绕组变压器无功补偿的经济分析[J].电网技术,2006，(7):82-87

第二篇：配电变压器三相负载不平衡的危害和治理措施研究

配电变压器三相负载不平衡的危害和治理措施研究

郭宇航

山东省菏泽第一中学, 山东省菏泽市274000 摘要：在我国的城乡居民供电系统中，由于每家每户用的电器不同，那么负荷必然也不同，而这就会加剧电网三相电流的不平衡，而对于这种情况，目前供电企业并没有找到很好的解决措施，只能经常的对其进行测量、监控，以减少出现状况的频率。而接下来本文就着重研究配电变压器三相负载不平衡的危害，并提出了相应的治理措施。关键词：配电变压器；电流不平衡；治理措施

1、简述配电变压器的三相负载不平衡及成因 三相负载不平衡也就是指：电力系统中的三相电流的振幅各不相同，且彼此间的振幅差超过了指定范围，而严格按照技术要求的话，那么三相负载电流不平衡度应该控制在15%，在这之间才是安全的范围。接下来讲解三相负载不平衡的原因，据调查发现三相负载不平衡的主要原因则是管理上出现了漏洞。因为相关工作人员在对配电变压器三相负荷进行分配时，部分工作人员存在盲目性、随意性，而工作人员的这种态度也就为以后埋下了安全隐患；再加上农村用电存在严重的混用现象，比如对用电功率、照明的混用等，而农村的这种现状，就会给相关工作人员增加很大的难度，因为农村用户用电的情况比较杂乱，不易于工作人员掌控；还有一种原因就是：供电企业并没有建立一个完善的监测、考核管理机制，而导致公用变压器三相负载达不到平衡运行的目的，很大一部分原因就是管理存在漏洞，没有时时有效的对用电情况进行监测，也没有定期的对工作人员进行考核，所以要想改善三相负载不平衡就要从本做起。

2、配电变压器三相不平衡的危害 2.1可能出现的安全方面的危害 在配电变压器的运行中，由于三相负载不平衡可能带来安全方面的危害，而本人把其归纳了四种：①会对人身产生危害。当配电变压器中性点在接地运行时，如果此时的接地电阻没有达到技术所要求的标准，那么当三相负荷不平衡到一定程度时，就会使配电变压器的中性线带电，而当这种情况出现时必然会给配电变压器金属构架人员的人身安全造成威胁，而因此造成的人员伤亡事故屡有发生，所以为了人们的生命安全，应对三相不平衡进行有效监测。②对配电变压器本身的危害。在对配电进行设计时，其绕组结构都是按照负载平衡运行情况设计的，而且性能相差无几、各相额定容量也相等，而这也就说明了:配电站不是可以无限出力的，而是要受到每相额定容量的限制。而在这种情况下，如果让配电在三相不平衡的工况下运行，那么负载重的一相极有可能因承受不住而出现状况，而负载轻的一相则有富余容量，而这样就会导致配电的出力减少，所以我们就可以认为：配电出力减少的程度与三相负荷的不平衡有关，即三相负载不平衡越大，其配电出力减少越多，反之则相反。因此，当三相负荷出现不平衡时，那么配电变压器的过载能力就会降低，久而久之就会对变压器造成危害。而在生产、生活的实际用电中，出现三相负荷不平衡的原因主要是用户用电的随意性以及配电工作人员分配不均，而这两种情况都会使配电变压器处于不平衡运行状态，且也会导致零序电流过大。而在这种状态下运行，轻则会使配电变压器的供电效率降低，进而会使其金属配件过度升高；重则就会把配电变压器的单项零件烧坏或者也会殃及池鱼把用户的电器烧坏。③会对用电设备带来危害。当配电变压器在三相平衡的状态下运行时，那么三相电流基本是相等的，必然配电内部每相的压降也相等，而在电流、电压都相等的情况下，配电变压器输出的三相电压也是平衡的，而只有在这种情况下，才会给用户提供一个安全的用电环境，也只有在这种情况下，才能保证相关工作人员的生命安全。但是当配电变压器在三相负载不平衡的状态下运行时，那么输出的电流必然不会相等，而且也会导致配电内部的三相压降也不相等，那么这种情况下，配电变压器输出的三相电压必定会不平衡。而在三相负荷不平衡的状态下运行，就会致使中性点的位置发生位移，进而导致中性点有电流通过，而这是极其危险的。除此之外，由于三相负荷的不平衡，就会导致负载重的一相电压降低，而造成的后果就是:照明灯具变暗以及电器效能降低等问题；而负荷轻的一相情况也很糟糕，因为负载轻的一相电压会升高，以及可能会损坏电器，就像刚打完球全身流汗的人，突然冲凉水澡，那么极有可能会给身体造成危害，而三相负荷不平衡造成的后果也是这个道理。④会对电动机造成危害。配电变压器如果在三相负载不平衡的工况下运行，那么输出的电流、电压都不相同，在上面我也有详细说明，在此就不过多阐述了。由于不平衡电压有三个电压分量，即正序、负序、零序，当不平衡电压输入电动机后，负序电压就会产生旋转磁场，同样正序电压也会产生旋转磁场，而这两者的磁场是相反的，能起到制动作用。但是在运行的过程中正序磁场发挥的能力远远强于负序磁场，那么电动机就仍会朝正序磁场方向转动，可是在运行的时候还是会受到负序磁场的制动作用，而这样造成的后果就是：电动机输出功率减少，效率降低且电动机的无功损耗也会随着三相电压的不平衡度而变大，所以说在三相负荷不平衡的状态下运行，对电动机是极其危害的。以上就是三相负荷不平衡带给安全方面的危害。

2.2对电压质量和线损带来的危害 在三相负载不平衡度较大的情况下，会使配电变压器的中性点不接地或者也可以说是接地的电阻达不到标准，进而导致中性点的位置发生了改变并同时使中性线带有电压。而这造成的后果就是：线路的电压降被加大了，且输出的功率也降低了，最终导致线路供电的电压偏低，尤其是线路末端的电压。而在这种情况下就会直接导致用户的用电设备无法正常工作，而且电器的效能也比较低，久而久之就会大大提高低压线破损率，这种结论并不是空穴来风的，而是有实践证明的。在实践证明下，我们可以粗略的得出：三相负荷长期的不平衡比平衡状态情况下的低压线破损率高2%-10%，而且三相负载不平衡度如果超过了15%，那么线损率会更加严重，也就是说不平衡度越大，给线损率造成的影响也越大。所以接下来，本人就着重研究解决三相不平衡负再的办法。

3、三相不平衡负载的解决办法 3.1应在管理方面做好两方面的措施

为改善三相负载不平衡，在管理方面应双管齐下:①要建立一个完善的监测制度。因为在监测制度的驱使下，就能督促管理人员认真的监测三相负荷的变化，尤其是在用电的高峰期，比如早中晚，在这期间极易出现状况。如果不间断的对其进行监测，就能够通过对三相负荷的监测，计算偏差的范围，进而当出现问题时能够及时制定调整三相负荷的计划，以减少出现事故的概率。所以在供电企业中，应该设立专业的人来对三相负荷进行有效监测。②应该加强对基础资料的管理。因为在我国县级供电企业中，普遍存在这样一种现状：就是不重视基础资料的管理，进而使用户负荷管理这项工作成为薄如环节，那么当新增用户接入时，比较的随意，总觉得加几户不会对三相负荷造成影响，但是‘千里之堤毁于蚁穴’，而新增用户的随意性就是引起三相负载不平衡的源头，所以要想改善这种现状，就应该在日常管理工作中，加强对基础资料的管理。

3.2要想三相负荷平衡应做的技术措施 在技术层面应做的措施我把其归纳了五点：①要积极改善配电网络，比如可以减少两线制增加四线制，这样做的目的是为了当三相负荷不平衡时，能够有效的对其进行负荷调整，而且还能避免新用户接入负荷的随意性，因为当有新的用户接入或者用户要进行改造时，都会受到三相负荷平衡度的限制。②工作人员要根据三相负荷检测情况，对低压用户的负荷及时的进行调整，进而保障在每天高峰期时能够使三相负荷保持基本平衡，如果当地的经济条件比较好的话，就可以安装配电监测系统，这样就能够每时每刻的对其进行监测，一旦出现不平衡状态就能发出警报，提醒相关的工作人员对其进行调整。③要尽量增大中性线的导线截面。尤其是在规划或者建设配电网络时，尽量使中心线与其他导线的界面一致，这样就能够有效减少损耗，进而消除存在的断线事故隐患。④要在配电网络中尽可能多的增加接地点，这样就能够有效减少三相负载不平衡引起中性点偏移时产生的电压降，这样就能够从一定程度起到保护设备的目的，进而确保配电变压器在三相负荷平衡的状态下运行。⑤要充分利用电力电子技术。因为在配电变压器运行的过程中，可以使用电力电子器件对三相负载的电能进行变换和控制，以达到三相负载平衡的目的。以上五点就是在技术层面应做的措施。

4、结束语

在三相负载调整工作中，虽然我们不能使其拥有绝对的平衡，但是为了给民众提供安全的用电环境，就应该尽其所能使其拥有相对平衡的状态。所以供电企业就应该加强对三相负载的时时监测，因为这样可以及时的发现问题，进而解决问题，减少用电事故的发生。而在以上篇幅我主要研究了在三相负载不平衡时带来的危害，并提出了相对的应对之策。

参考文献：

[1]裴豫华,董天杰.配电变压器三相负荷不平衡的危害及解决措施[J].科技信息,2013,25:422.[2]潘本仁,余侃胜,陈首昆,范瑞祥.配电变压器三相不平衡分析及研究综述[J].江西电力,2012,05:63-65.[3]郭民怿.配电变压器负序电流动态抑制方法及实验研究[D].重庆大学,2014.[4]喻勇.三相不平衡综合治理措施及智能换相GUI系统研究[D].华东交通大学,2015.

第三篇：变压器空载时三相电压不平衡原因分析

变压器空载时三相电压不平衡原因分析

近年来欧阳海水电站因供电负荷不断增长，原来的两台变压器容量已不能满足需求，常过载运行。为了增加供电量，故将2号变压器容量由4MVA更换为6.3MVA，型号为GS9-6300/10，结线为y,d11。2号变压器安装前按规程规定进行了各项测试工作，测试结果正常。安装就位后又进行了必要的测试及耐压试验，都合格。于是进行冲击合闸试验，冲击合闸试验也未出现异常现象。但当检查变压器副边三相对地电压时，却发现中压不平衡，分别为Uao = 6.8kV，Ubo = 6.2kV，Uco = 5.9kV，线电压基本平衡。该变压器安装前是由一台4MVA的变压器供电，现已将该4MVA的变压器移至1号变压器位置，其母线电压是平衡的。新变压器空载时只带Ⅱ段母线及母线上一组电压互感器，由电压互感器TV测得相电压不平衡。为了查明原因，验证TV及表计完好，将2号变退出，由1号变（4MVA变压器）带I、II段母线测电压，I、II段母线三相电压都是平衡的，由此可以排除TV及表计问题。

将2号变停电退出进行，测试未发现问题，再投入空载运行，现象同前。为了查明原因和对用户负责，未送电，将上述情况告知厂家。厂家对该变压器进行了全面的测试，也未发现问题，得出结论该变压器无质量问题，合格。于是将该变压器又投入空载，检查副边电压，现象仍如前。究竟是什么原因产生这种现象的呢？对用户是否会有影响呢？厂家也不能肯定。而用户急着用电，不能久拖。最后与厂家、用户协商，投入该变压器运行。先投入一条长约4km的空载线路，测母线三相对地电压，分别为Uao = 6.6kV，Ubo = 6.3kV，Uco = 6.1kV。发现三相电压的偏差在变小，继而再投入其它线路，并且投入用户变压器，测用户变压器低压侧（400V侧）电压，看三相电压相差多少，能否使用，于是到用户变压器低压侧测电压，测得三相电压分别为Uao = 235V，Ubo = 234V，Uco = 234V，相电压、线电压都平衡。用户投入各类负荷运行正常。回来后，再测Ⅱ段母线电压，测得电压分别为Uao = 6.3kV，Ubo = 6.3kV，Uco = 6.3kV，三相电压完全平衡。由此进行了总结，得出结论：该变压器空载（只带母线）时三相对地电压不平衡，带上负荷后，电压完全平衡，用户可以放心使用。

经与厂家技术人员进行了分析，到底是什么原因引起这种现象呢？根据厂家人员介绍，厂家在设计制造这台变压器时，与以前的变压器结构上进行了改进，△侧接电源，副边侧接负载，中性点不接地未引出，电压调整抽头由侧从首端引出，在结构上与以前使用的1号、2号变压器有所不同。由于变压器原边与副边绕组、原副边绕组对地、相与相绕组之间都存在电容，又由于结构上的原因，导致三相绕组总的对地电容不相等。在空载只带母线电压互感器情况下，对地电容值主要取决于变压器对地电容，母线电压互感器相当于一个电感，组成的电路原理见图1。现以变压器负荷侧（副边侧）作为电源，变压器中性点为O，变压器对地电容及电压互感器组成的负载阻抗为Z，三相负载的中性点为O’，电路原理见图2，作电压向量图。由于Za、Zb、Zc不相等，故电源中性点O与负载中性点O’不重合，中性点电位发生偏移。电压向量图见图3，点O与O’的偏移情况视三相负载阻抗Za、Zb、Zc不平衡情况而变化。O’点随着投入线路及负荷情况而变。当投入负荷后，变压器对地容抗远小于负载总阻抗，对电压偏移不产生影响。而设负荷为三相平衡负荷，故点O与点O’重合，三相电压平衡。这就出现了用户用电后，2号变压器（Ⅱ段母线）三相对地电压反而平衡的缘故。因此，可以肯定，Ⅱ段母线的用户可以放心使用，对电气设备不会有什么影响。

第四篇：农村10kV配电变压器烧损原因分析与对策

农村10kV配电变压器烧损原因分析与对策

1配电变压器烧损原因分析 1.1过电流烧损

1.1.1过负荷。负荷管理一直是基层供电所的一个薄弱环节，农电体制改革前基本上是自然发展状态，每当春节、农忙和抗旱时节，配电变压器烧损可以说是常有的事。现在虽然实行了“四到户”管理，但是农电工的管理水平有待提高，农村电力负荷的增长快，季节性强，缺乏计划性管理，长期过负荷造成配电变压器烧损。

再就是随着农民收入的大幅度提高，家用电器负荷增长过快，以家庭为主的农村个体加工业也发展很快，电力负荷增长很大。配电设备投资较多，受资金限制配电变压器更换跟不上负荷的增长，造成配电变压器因过负荷而烧损。

另外，农村用电负荷难以管理，计划用电意识淡薄，越是负荷紧张的灌溉、农忙及灯峰时间，越是容易出现争用电问题，也是造成配电变压器烧损的一个原因。

1.1.2三相负荷不平衡。如果三相负荷不平衡，将会造成三相电流的不对称，零线中将出现零序电流，而零序电流产生的零序磁通在配电变压器绕组中感应出零序电势，使中性点电位发生位移。其中电流大的一相过负荷，使绕组绝缘损坏，而小的一相则达不到额定值，影响了变压器的出力。配电变压器过负荷的绕组的低压接线柱以及中性线接线柱如果压接不好就会引起发热，造成胶珠和油垫老化变形漏油和烧蚀接线柱。

1.1.3短路故障。无论是单相接地短路还是相间短路，由于配电变压器低压绕阻阻抗很小，都会产生很大的短路电流。特别是近距离短路故障，短路电流数值可以达配电变压器额定电流的20倍以上。强大的短路电流产生很大的电磁冲击力和热量损坏配电变压器，短路故障对配电变压器的损害最大。

当前造成短路故障的主要原因：一是低压配电线路通道不好，树木砸断线路，及机动车辆碰断电杆造成短路故障；二是低压断路器安装、使用及维修人员操作不当，造成低压路器进出线处短路事故；三是安装在配电变压器上的低压计量箱安装处理不好或维修、维护不当，造成近距离短路事故。

1.2.过电压损坏

1.2.1雷击损坏。配电变压器的高低压线路是由架空线路引入的，雷雨季节雷电流的袭击常常使配电变压器损坏，特别是雷电较多的地区。据统计配电变压器遭雷击损坏比例占到了配电变压器损坏总数的30%以上。当线路遭受雷击时，会在变压器绕组上产生高于额定电压几十倍的高电压。如果配电变压器的防雷装置不能有效地起到保护作用，雷击损坏将是不可避免的。1.2.2发生铁磁谐振过电压

铁磁谐振过电压可以造成配电变压器内部绝缘击穿，也可以造成配电变压器套管闪络。发生这种情况的主要原因：一是系统内诱发，如谐波设备增多，电焊机增多，树木碰线引起间歇放电，以及网络电压的波动的诱发，引起铁磁谐振。二是由于配电变压器和配电设备疏于维护管理，瓷绝缘油泥尘封，线路较乱，具备了造成谐振的条件。三是补偿电容器配置不合理，负荷变化较大时不能及时切除，出现临界补偿状态，造成铁磁谐振。

1.3.检修维护不当造成的损坏。

1.3.1调节电压分头不当引发的配电变压器烧损事故。由于农村负荷变化较大，线路电压变化也较大，农电工常常要调节配电变压器电压分接开关来改变输出电压值。农电工调节电压分接开关时完全靠经验，一般没有什么仪器来测量调整后的接触电阻值，同时还有很大的随意性，很容易造成电压分接开关不到位和损坏，因而造成电压分接开关烧坏。

1.3.2.拆、装配电变压器高低压引线不当造成配电变压器损坏。检修和测试人员在拆装配电变压器高低压引线时用板手拧铜螺杆上的螺丝，操作不当，螺杆跟着转动，容易造成绕组和铜螺杆连接断开或短路，造成配电变压器烧损。

1.3.3.配电变压器并联运行时，由于农电工对其并联的要求认识不清，往往核相不准，或者配电变压器电压分接开关位置不对，并联后造成环流较大，烧毁配电变压器。

2应采取的防范措施

2.1.加强农村配电变压器负荷的计划管理。定期测量配电变压器负荷电流和三相负荷电流的平衡情况，及时调整配电变压器负荷，使三相负荷平衡经济运行。特别是在抗旱浇地、农忙和春节等用电负荷高峰季节，要经常测量配电变压器负荷电流，做好配电变压器调荷工作。同时，还要加强低压新增负荷的管理，及时增加配电变压器容量，保持合理的用电和配电变压器容量比，确保配电变压器安全、经济、合理运行。

针对农村负荷变化较大的特点，合理地选用“子母变压器”和变压器并联运行，从而有效地应对负荷的变化，确保配电变压器安全、经济运行。

2.2做好配电线路通道的清理和线路维护工作。加大电力法规知识的普及和宣传力度，提高人们对电力法规的认识水平，自觉地维护电力设施的健康安全运行环境。

2.3在配电变压器高压侧装设氧化锌避雷器的同时，在配电变压器的低压侧也装设低压避雷器，能有效地防止过电压和雷电流对配电变压器的损坏。

2.5.对配电变压器进行定期清扫、测试、维护，防止配电变压器漏、渗油，及时更换呼吸器内的干燥剂，给配电变压器高、低压熔断器配置合适的熔丝，低压断路器的电流速断保护和过电流保护定值要做到整定准确，动作可靠。

第五篇：变压器气体继电器故障分析与改进措施

变压器气体继电器故障分析与改进措施

2008-10-14

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1概况

气体继电器是大型电力变压器最重要的非电量保护装置。实践证明，装有气体继电器的变压器，在变压器本体发生放电性或由其他因素引起的绝缘油快速分解故障时，反映最灵敏的往往是气体继电器。它的正确动作能大大减少变压器故障后的损失。目前，QJ系列的气体继电器主要有QJ-

25、QJ-50、QJ-80等几种或其改进型产品，它们的结构基本相同。在JB/T9647-1999《气体继电器》中，规定了此类产品的型号、技术要求等。在一些显示器变压器上也有采用，如速动油压继电器、皮托(PITOT)继电器、BR-1型继电器或MK-10型继电器等。但到目前为止，尚没有出现一种可以完全取代气体继电器的大型电力变压器的非电量保

护装置。

当变压器内部出现轻微故障时，因油分解产生的气体逐渐积聚到气体继电器上部，达到一定量时，使上开口杯下降到某一限定位置，其上的磁铁使干簧接点吸合，发出轻瓦斯保护动作，发出信号。当变压器内部发生严重故障时，绝缘油被迅速并大量分解，使油箱内压力急剧升高，出现油的浪涌现象，气体继电器连接油管内产生油流达到继电器启动定值时，油流冲击挡板，当挡板旋转到某一限定位置时，其上的磁铁使干簧接点吸合，使生瓦斯保护动作、开关跳闸、切除故

障。

气体继电器的动作有正确动作和误动作之分。文章就气体继电器因使用不当或制造缺陷原因，产生非正常动作的情况加以统计分析，并提出一些改进措施，为正确使用变压器瓦斯保护装置提供参考。

2辽宁电网发生的主事故实例

2.1使用维护不当引起重瓦斯保护动作

2.1.1呼吸系统不畅

(1)1991年1月12日，太平哨电厂2号主变压器正常运行中(SFPL-120000/220型)，重瓦斯保护动作跳闸。当时有功功率为80MW、无功功率为20MVAR，上层油温为66℃。因环境温度低，已经吸潮的吸湿器硅胶结块，引起呼吸不畅，在机组负荷增加、油温升高时，造成呼吸器跑油，热油将硅胶结块融化，压力突然释放，造成重瓦斯保护动作跳闸。1990年2月25日，太平哨电厂1号主变压器(SFPS-120000/220型)发生过同样事故。

(2)1992年1月1日，白山电厂红石变电站2号主变压器正常运行中(SFP-120000/220型)，轻、生瓦斯保护动作，两侧开关跳闸，呼吸器喷油。当时正值调峰，机组满负荷运行的时间，上层油温达69.4℃，环境温度为-10.5℃。变压器运行时冷却风扇未投入，加之负荷较大，变压器温度快速上升，导致发生事故。经分析发生事故的原因与上例基本相同。

2.1.2本体端子箱密封不严

(1)1992年3月10日，两锦局凌河一次变电站1号主变压器(SFP-63000/220型)重瓦斯保护动作，开关跳闸。经检查发现，事故时工作人员正在用洗衣粉水对油箱进行清洗。未对器身上的端子箱采取可靠的遮挡措施，雾状水珠进入端子箱，知接跳闸回路接点，造成重瓦斯保护动作跳闸。

(2)1993年6月29日，两锦局锦州一次变电站1号主变压器(DF-40000/220型)发生由于C相变压器二次保护端子箱密封不良、受潮，未落实重瓦斯跳闸线与相邻正电源分开布置的反事故措施，造成相邻的跳闸线与正电源短接，导致发生重瓦斯保护动作跳闸事故。沈阳电厂主变压器发生了同样原因的重瓦斯保护动作跳

闸事故。

2.1.3气体继电器引出电缆或二次回路不良

(1)1997年1月12日，铁岭局中固二次变电站1号主变压器(SFL1-8000/60)有载调压开关重瓦斯保护动作，主变压器停运。经检查为有载调压开关重瓦斯保护电缆绝缘损坏，造成跳闸接点短接，保护动作。

(2)1991年铁岭局平顶堡二次变电站、朝阳局木头城子二次变电站主变压器，因主控保护屏到变压器端子箱之间的电缆绝缘降低，以到绝缘击穿，造成重瓦斯保

护动作跳闸。

(3)1994年3月7日，赤峰局土城二次变电站主变压器发生因二次回路接地，造成跳闸回路接通，重瓦斯保护动作、开关跳闸事故。

2.1.4气体继电器安装不良

1998年6月19日，赤峰局元宝山一次变电站1号主变压器(SFPZ-120000/220型)有载调压重瓦斯保护动作，10条66KV线路及母线全停。事故原因是：安装有载调压气体继电器时，法兰压住继电器跳闸端子引线，造成引线绝缘损坏，接点短接，有载调压重瓦斯保护动作跳闸。

2.2制造缺陷引起的重瓦斯保护动作

2.2.1气体继电器干簧接点玻璃管破碎

(1)2005年9月2日，大连开发区供电局220KV中华路变电站1号主变压器调压开关重瓦斯保护动作，三侧开关跳闸，主变压器停电。经检查发现，调压开关气体继电器干簧管断裂、破碎，有放电短路痕迹，初步判定为干筑管破碎后，瞬间接通引起跳闸。1998年9月25日和2004年1月22日，该变压器曾发生了2次

同样原因的事故。

(2)2002年1月27日，大连供电公司革镇堡一次变电站2号主变压器(SFPSZ-120000/220型)有载调压重瓦斯保护(气体继电器型号为QJ4G-25型)动作跳闸。跳闸原因是串联在重瓦斯保护回路中的气体继电器中的干簧接点玻璃管破碎，簧片搭接，跳闸回路接通，导致开关动作跳闸。

2.2.2气体继电器接线盒密封不良

(1)1992年5月22日，大连一次变电站一组主变压器重瓦斯保护动作，三侧断路器跳闸，全站停电。经检查是由于气体继电器接线端子盒防水不良，进水受潮，跳闸接点短接，造成重瓦斯保护动作跳闸。

(2)1991年5月26日，本溪局崔东二次变电站2号主变压器、1996年5月1日铁岭局乱石山二次电路站1号主变压器、1995年4月22日阜新66电厂KVT1T变压器、1998年7月22日鞍山局太平二次变电站1号主变压器等都发生了主变压器或有载调压气体继电器接线端子盒密封不严，进水后短接瓦斯保护接点，造

成保护动作跳闸。

2.3轻瓦斯保护频繁动作

2.3.1制造缺陷引起轻瓦斯保护动作

1992年4月8日，通辽电厂2号主变压器运行中轻瓦斯保护动作，经检查为气体继电器轻瓦斯油杯转轴脱落，造成轻瓦斯保护接点接通，发出信号。

2.3.2油位降低引起轻瓦斯保护动作

(1)1992年1月24日，通辽电厂4号主变压器、1991年赤峰局元宝山二次变电站、乌丹二次变电站主变压器都出现了因漏油或温度降低、油位严重下降，导致轻瓦斯保护动作的情况。

(2)1993年鞍山局海城一次变电站2号主变压器(SFPS-63000/220型)、1993清河电厂7号主变电站变压器(SFP3-26000/220型)、1994年沈阳高台山一次变电站1号主变压器等都发生了轻瓦斯保护频繁动作，其原因都是由于冷却器油门、胶垫老化龟裂漏油，油位下降，轻瓦斯保护动作。

(3)2001年1月10日，丹东局蛤蟆塘二次变电站1号主变压器轻瓦斯保护动作。原因是变压器油箱上盖插测温元件孔的胶圈损坏，进水后将测温元件插管冻裂，造成储油柜油大量漏泄，轻瓦斯保护动作。

2.3.3空气侵入引起轻瓦斯保护动作

1992年朝阳电厂1号主变压器、1993年白山电厂红石电站2号主变压器(SFPSZ4-63000/220型)、1993年赤峰局元宝山一次变电站2号主变压器(SFPZL3-63000/220型)、1994年沈阳劝工一次变电站1号主变压器(SFPS3-80000/220)、2001年本溪一次变电站5号主变压器、铁岭开原一次变电站2号主变压器都发生瓦斯保护频繁动作，其原因都是由于冷却系统负压区有密封不良情况，造成空气侵入，轻瓦斯保护动作，发出信号。

2.3.3残存空气引起轻瓦斯保护动作

1993年沈阳局孙家一次变电站1号主变压器(SFPSL3-63000/220型)、1993年丹东局岫岩一次变电站主变(SFP-63000/220型)、1994年赤峰局元宝山一次变电站2号主变压器(SFPZL3-63000/220型)、1994年抚顺局河北一次变电站主变压器(SFPS7-180000/220型)都发生了轻瓦斯保护频繁动作。经检查，故障原因是：更换冷却器后，排气不彻底或更换硅胶后浸油、排气不充分，残存空气逐渐

析出，造成轻瓦斯保护频繁动作。

3气体继电器非正常动作情况分析

(1)气体继电器非正常动作情况分为重瓦斯保护动作跳闸和轻瓦斯保护动作，发出2类信号。由于前都动作于跳闸，往往影响和损失都大，是我们特别应

该注意和预防的。

(2)从由运行维护不当引起重瓦斯保护动作的统计看：对设备的反事故技术措施落实得好的，此类事故发生的就少，反之，不能严格执行各级制定的反事故技术措施的，这类事故发生的就比较集中。此类故障的主要表现形态是：①由于呼吸系统不畅，引起重瓦斯保护动作。②由于本体端子箱密封不良，进水引起重瓦斯动作。③由于继电器引出电缆短路或绝缘不良，引起重瓦斯保护动作。第一类表现形态都发生在冬季，且为水电机组、环境湿度大，变压器负荷变化大，并伴随着呼吸器跑油。第二类故障纯属维护不到位，在雨季到来之前应该落实的反事故措施不能认真落实。有的单位对多年强调的正电源与跳闸线在端子排上要隔开的要求也没有落实。对电缆和二次线加强绝缘监视，定期试验十分必要，特别要提高安装质量，防止因安装不当而给运行带来隐患。

(3)由于制造缺陷引起的重瓦斯保护动作主要表现为气体继电器干簧接点玻璃管碎裂和继电器接线盒密封不良2种形态。前者都发生在有载调压开关的气体继电器上，且在同一台变压器上，1998年、2004年和2005年发生了3次事故，是否与该处振动幅值较大有关，需要进一步分析，但主要还是应该提高继电器的制造质量。气体继电器接线盒密封不良问题，在各类继电器上都有发生，说明改进接线盒的密封状况势在必行，也可对改变接线盒的安装方向进行探讨，以减少进水短路的几率。有的单位采用加装防雨罩的措施，可以有效的减少此类事故的发生，但最根本的还是要确保接线盒密封万无一失。

(4)轻瓦斯保护频繁动作，如果不能及时、正确判断，对于发展较快的故障可能造成漏判，酿成大祸。由于气体继电器浮筒转轴脱落，造成轻瓦斯保护频繁动作，是制造过程中应该特别注意改进的。在油位降低的情况下，轻瓦斯发出信号，使运行人员及时采取措施，防止漏油的继续发展，说明轻瓦斯保护设置的重要意义。变压器或冷却系统存在负压区进气或排气不彻底，导致轻瓦斯保护频繁动作的隐患，这种情况容易使人们麻痹，此时，若有其他故障发生，容易产生漏判，所以，此时应尽快处理漏气或排队残留气体。

4改进措施

(1)速动油压继电器在变压器本体发生严重故障时，达到或超过整定的压力值时，压力升速越快，其动作越灵敏，对保护变压器可以起到一定作用。但到目前为止，变压器生产厂家还没有以此装置取代气体继电器。对高电压、大容量的重要变压器，加装此类装置可以大大提高保护的可靠性。

(2)对于有载调压开关的气体继电器设置，应遵循国家标准和行业标准的有关规定：保护装置应反映压力或油流冲击的情况，如采用气体继电器代替油流控制继电器，该继电器应该具有油流冲击动作功能，不必保留轻瓦斯保护功能，这样，可以减少轻瓦斯动作后的大量工作，又可以对有载调压开关实施可靠的保护。

(3)在经过多次事故教训和经过认真调研、分析，经过对几个生产厂家的技术改进进行评议后，辽宁省电力有限公司于2004年8月在《关于变压器有载分接开关气体继电器选型的通知》文件中，对QJ4G-25型气体继电器的改进，作了明确要求：①继电器的支架调试为70-90mm；②采用双接点串联结构，干簧管接点引线距离不小于4mm；③不采用轻瓦斯开口杯装置，并取消相应接点；④干簧管应采用双螺丝固定在支架上，并在固定环内加装缓冲层；⑤采用质量好的、接点镀银的干簧管；⑥推荐采用引线焊接点热塑包封结构。对其他尚未采取改进措施的有载调压开关用气体继电器暂不宜选用。

(4)对有载调压开关重瓦斯保护是否投跳闸，应根据实际情况而定。如气体继电器未做改进，发生误动的频次较多，也可以暂投信号。对有载调压开关用气体继电器采用改进后新结构的产品，变压器有载调压开关的瓦斯保护可以投跳

闸。

(5)对于220KV有以上的变压器，必须采用双接点的气体继电器；对于66KV及以下的变压器，逐步采用双接点的气体继电器；对于有载调压开关用的气体继

电器，一律取消轻瓦斯回路。